L`éclairage intérieur - Efficacité énergétique de l`éclairage

Transcription

Stefan Gasser | Daniel Tschudy
L’éclairage intérieur
Efficacité énergétique de l’éclairage
Contenu
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4.7
5.
5.1
5.2
5.3
5.4
La lumière
Exploration de la
lumière!
Rayonnement électromagnétique
Voir et percevoir
Les termes techniques de
la lumière
Le marché de l’éclairage
Evaluation énergétique
L’étiquetteEnergie
Interdiction des lampes à
incandescence
Norme SIA 380/4
Euronorme EN 12464
Standard Minergie
Liste de contrôle d’éclairage
pour les bâtiments utilitaires
Assurance qualité efficacité
énergétique
Lampes
Typologie des lampes
Radiateur thermique
Lampes fluorescentes
Lampes à décharge
Mesure des lampes
Lampes économiques:
erreurs courantes
LED: diodes électroluminescentes
Propriétés et comportement
de fonctionnement
Avantages des LED
Défis
Produits et applications
Lampes LED à l’épreuve
Charte de qualité pour LED
Idées fausses sur LED
Luminaires
Luminaires professionnels
et d’intérieur
Typologie
Mesure des luminaires
Luminaires Minergie
5
5
6
7
6.
6.1
6.2
6.3
6.4
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22
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7.7
Commande et régulation 101
Bases
101
Capteurs
103
Efficacité et autoconsommation électrique
108
Efficacité des réglages
(projet de mesure)
110
Eclairage des couloirs avec
des LED (projet pilote)
113
Conception et optimisation
117
Bases de la planification
117
Exemple d’optimisation
119
Utilisation de la lumière
du jour et régulation
124
Optimisation de fonctionnement dans les bâtiments
existants
128
Rentabilité
132
Potentiel d’économies avec
l’éclairage des bâtiments
industriels
133
Utilisation de l’obscurité
134
8.
8.1
8.2
8.3
8.4
Etudes de cas
Ecole de Leutschenbach
Centre des congrès Davos
Technorama Winterthour
Centre psychiatrique
Appenzell
8.5 Bibliothèque cantonale
de Liestal
8.6 Hôpital municipal Triemli
8.7 Le théâtre de Zurich
8.8 Lakeside Lucerne
8.9 AZ Medienhaus
8.10 Bâtiment administratif
Helvetia
8.11 LED à la Coop de Pfäffikon
8.12 Maison d’habitation avec
éclairage optimisé
9.
9.1
9.2
9.3
Annexe
Auteurs
Informations complémentaires
Index des mots clés
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Impressum
L’éclairage intérieur – efficacité
énergétique
Editeur: Fachhochschule Nordwestschweiz, Institut Energie am Bau
Auteurs: Stefan Gasser, Daniel Tschudy
Direction de projet: Fachhochschule
Nordwestschweiz; Institut Energie am Bau,
Muttenz; Armin Binz, Barbara Zehnder
Révision et mise en page: Faktor Journalisten AG, Zurich; Othmar Humm,
Christine Sidler
Traduction: Ilsegret Messerknecht
Lektorat: Werner Ulrich
Cet ouvrage fait partie de la série de publications spécialisées «Construction durable
et rénovation». Il se base sur les cours du
cursus Master visant à l’obtention d’un
certificat «Energie et construction durable» (www.en-bau.ch), une offre de formation continue de 5 hautes-écoles spécialisées suisses. Cette publication a été
financée par l’Office fédéral de l’énergie
OFEN/SuisseEnergie et la Conférence des
directeurs cantonaux de l’énergie (EnDK).
Illustration de la page de couverture:
Bâtiment scolaire Leutschenbach à Zurich
(Office cantonal de l’industrie des bâtiments)
Remerciements
Les entreprises d’éclairage Regent et Zumtobel ainsi que l’Office cantonal de l’industrie des bâtiments de la ville de Zurich ont
apporté leur soutien financier à la réalisation de cet ouvrage.
Stadt Zürich
Amt für Hochbauten
Commande: A télécharger gratuitement
sous www.energiewissen.ch ou sous
forme de livre auprès de Faktor Verlag,
[email protected] ou www.faktor.ch
Janvier 2013
ISBN: 978-3-905711-16-5
REGENT
L i g h t i n g
Introduction
Un bon éclairage
Un bon éclairage des pièces a une très
grande importance pour le confort d’habitat et de travail. En effet, sous nos latitudes, les gens passent principalement
leur temps à l’intérieur des habitations. La
lumière du jour ainsi qu’une bonne lumière artificielle augmentent le bien-être
et la capacité de concentration. Le présent
ouvrage traite de la possibilité de ces qualités créatrices même avec une faible utilisation électrique.
Avec des éclairages efficients, 80 % des
dépenses en électricité peuvent être économisées en comparaison avec des installations classiques. Ceci est possible sans
perte de confort visuel, à condition toutefois de réunir les connaissances techniques actuelles, un projet précis et une
sélection minutieuse de tous les composants impliqués, donc des lampes, des ballasts et des luminaires ainsi que des composants de commande et de réglage. Le
défi pour les architectes et les concepteurs
en technique du bâtiment consiste à combiner une haute qualité d’éclairage avec
une faible consommation d’électricité.
Un bon éclairage est essentiellement le
résultat de conditions spatiales, donc de la
géométrie de la pièce, de sa qualité et des
couleurs des surfaces environnantes. Ce
n’est donc pas un hasard si un ingénieur
et un architecte ont co-signé de manière
responsable cet ouvrage spécialisé. Une
méthode de travail interdisciplinaire permet également d’obtenir de meilleurs
éclairages, car le bon éclairage d’une
pièce est à la fois une affaire de technique
et d’architecture.
Stefan Gasser, Daniel Tschudy
Chapitre 1
La lumière
1.1 Exploration de la
lumière!
Plus de 90 % de nos perceptions se produisent via nos yeux. Pour identifier notre environnement et pour nous orienter, nous
avons besoin de la lumière (Illustration 2).
Exploration scientifique de la lumière
Il y a 2500 ans, les philosophes grecs ont
supposé que la lumière était projetée à partir des yeux sur les objets, pour les palper
comme avec les doigts. Ce n’est qu’au début du XVIIe siècle que l’on découvrit que
ce n’était pas la personne qui projetait les
images, mais que les images du monde extérieur étaient projetées dans nos yeux selon le principe de la «chambre noire».
L’astronome Galilée (1564 –1642) fut le
premier à essayer de mesurer la vitesse de
la lumière, le temps dont a besoin un signal
lumineux pour atteindre un lieu éloigné. Il
dut constater qu’avec cette méthode, seul
le temps de réaction, et non la vitesse de la
lumière, pouvait être mesuré.
Newton (1642 –1727), l’un des fondateurs de la physique classique, a présenté la
lumière comme étant un flux de petites
particules qui sort de tous les objets éclairés (théorie corpusculaire).
Le physicien Huygens (1629 –1659) a
utilisé le modèle des ondes (théorie des
ondes) pour expliquer la lumière. Les impulsions énergétiques ou les oscillations
seraient diffusées comme les ondes se propageant dans l’eau, mais dans l’espace et
non pas sur une surface comme pour l’eau:
une erreur, comme cela s’est révélé plus
tard.
L’astronome danois Römer (1644 –1710)
a constaté que la durée de révolution des
satellites de Jupiter était différente, ce que
la physique ne pouvait expliquer. Les différences de temps ont été obtenues à partir
des différentes distances de Jupiter à la
Terre et de la vitesse limite de la lumière qui
ont faussé le résultat observé. Cette observation a montré pour la première fois que
ce que nous voyons et mesurons également ne correspond pas obligatoirement à
Lumière
Vision
Illustration 1:
Lumière, éclairage,
vision.
Objet éclairé
Galilei
Newton
Huygens
Römer
Maxwell
Einstein
Illustration 2:
La galerie des physiciens de la lumière.
6
La lumière
la réalité. Peu de temps après, il fut possible de mesurer pour la première fois la
vitesse de la lumière avec un appareil mécanique.
Le physicien anglais Maxwell (1831–
1879) a développé la théorie des phénomènes électromagnétiques dans le vide et
dans l’atmosphère, étant ainsi à l’origine
de l’électrodynamique. Il a été le premier à
expliquer que la lumière faisait également
partie du spectre des ondes électromagnétiques.
Einstein (1879 –1955) a révolutionné
toutes les notions de la physique classique.
La relativité de l’espace, du temps, de
l’énergie et de la matière se base en grande
partie sur l’étude de la lumière et de sa vitesse limite.
1.2 Rayonnement électromagnétique
Une différence significative entre les ondes
lumineuses et les ondes élastiques, comme
les ondes aquatiques et sonores, est
qu’elles ont besoin de l’eau, de l’air ou
d’un gaz pour se propager. Mais la lumière
arrive également jusqu’à nous en traver-
sant le vide intersidéral, par exemple à partir d’une étoile de la voie lactée. La longueur des ondes lumineuses est bien petite, plus petite qu’un millième de millimètre. La lumière ayant une longueur
d’onde d’environ 600 nm est perçue
comme lumière rouge, la lumière ayant
une longueur d’onde de 400 nm étant
perçue comme lumière bleue. La longueur
d’onde et la couleur sont donc directement liées. Les ondes lumineuses visibles
pour l’œil humain se situent dans le
«champ médian» des ondes électromagnétiques (Illustration 3 et Tableau 1).
Le degré de nocivité des ondes électromagnétiques pour l’organisme est au cœur
de débats houleux.
La nocivité des rayons gamma et des
rayons X est connue et prouvée.
Les rayonnements ultraviolet (UV) et infrarouge (IR) sont également nocifs à
hautes doses, toutefois la lumière visible
(située entre la lumière UV et IR) est essentielle pour la reproduction et la croissance
des humains, des animaux et des plantes.
Pour les micro-ondes et les ondes radio,
dont font partie les réseaux sans fil LAN et
des téléphones portables, la nocivité n’a
Le spectre lumineux visible pour l’Homme
Ultraviolet
400 nm
Illustration 3:
La lumière visible
comme onde électromagnétique.
Tableau 1:
Exemples de rayonnement électromagnétique.
Rayons
gamma
Infrarouge
450 nm 500 nm 550 nm 600 nm 650 nm 700 nm
Rayons X
Lumière
(UV et IR)
Microondes
Ondes
radio
Courant
alternatif
Source du rayonnement
Fréquence
Longueur d’onde
Réseau électrique
Lampe économique (B.E.)
Radiodiffusion très hautes fréquences
Réseau de téléphones portables
(GSM 900)
Micro-ondes, radar, WLAN
Infrarouge
Lumière visible
Ultraviolet
Rayons X
Rayonnement gamma (radioactivité)
50 hertz
50 kilohertz
100 mégahertz
0,9 gigahertz
6000 km
6 km
3m
33 cm
2,5 gigahertz
300 térahertz
430 THz à 750 THz
1000 térahertz
1 000 000 térahertz
1 Mrd. térahertz
10 cm
1000 nm ( = 0,001 mm)
700 nm à 400 nm
300 nm ( = 0,0003 mm)
0,3 nm
0,0003 nm
7
pas encore été démontrée. Mais on peut
imaginer que ces ondes ayant une longueur d’onde du domaine du centimètre
pourraient avoir des répercussions sur l’organisme.
Les ondes à basse fréquence, comme les
réseaux électriques, mais également l’électronique de puissance de tout type (p. ex.
dans les lampes économiques), possèdent
des longueurs d’onde de plusieurs kilomètres, un phénomène de résonance n’est
donc pas possible ici. Toutefois, la puissance des ondes émises joue également
un rôle. Et elle est bien plus élevée pour les
ondes à basse fréquence que pour celles à
haute fréquence.
1.3
Voir et percevoir
La faculté visuelle et de perception de l’œil
est considérable. Avec le globe oculaire qui
est bien plus petit qu’un bon objectif
photo, l’œil peut, avec un petit centre de
calcul de quelques centimètres carrés, produire des images dans le cerveau qui sont
largement supérieures à celles du meilleur
appareil photo.
L’objet: Le processus de la vision est soumis à la présence d’un objet éclairé. La
gamme de luminosité que l’œil peut traiter
va de «très sombre» à «très clair» et atteint
jusqu’à 1 milliard.
Voir: L’œil voit l’objet et crée une image
sur la rétine selon le principe de la caméra
optique. L’image est projetée sur la rétine
en traversant la cornée, la pupille et le cristallin. Elle contient environ 130 millions de
récepteurs photosensibles (bâtonnets pour
la luminosité et cônes pour les coloris) et de
nombreuses connexions nerveuses ayant
de multiples et complexes mécanismes de
commutation. La cornée et le cristallin garantissent la précision de l’image sur la rétine, la pupille permet d’ajuster l’exposition
de la rétine.
Perception: A l’intérieur du corps, la
transformation du stimulus lumineux qui
apparaît sur la rétine s’appelle la perception. Les informations de l’image sont
transmises en temps réel, via les voies nerveuses, au centre de la vision dans la partie
occipitale du cerveau où deux à trois milliards de cellules lisent alors sur l’aire corticale visuelle les signaux émis et les transforment en image dans le petit centre de
calcul de quelques centimètres carrés.
Association: Chaque information visuelle déclenche des associations dans le
centre de la vision du cerveau: l’image reçue est complétée avec des images sauvegardées dans la mémoire et cet assemblage
donne l’image finie. Il existe donc un mélange entre savoir (image mémorisée) et
vision. Par conséquent, un objet visuel peut
également être identifié même lorsqu’il
n’est que partiellement visible. L’œil reproduit certes la réalité de manière objective,
mais ce que nous voyons est une version de
l’image manipulée par le cerveau. Contrai-
3. Perception dans le cerveau
4. Association dans le cerveau
2. Vision de l’œil
1. Objet éclairé
Illustration 4:
Vision et traitement
des images.
8
La lumière
rement à la caméra, le cerveau n’est pas un
appareil passif.
Comment l’œil ressent la luminosité
La photosensibilité de l’œil humain est la
mesure de la sensation de luminosité des
différentes longueurs d’onde du spectre
visible. La courbe de la sensibilité spectrale
présente un maximum en vision de jour à
555 nm (vert-jaune) et redescend à
presque zéro pour 400 nm et respectivement 700 nm. Comme les gens ressentent
très différemment les effets de la lumière,
la courbe n’est valable que pour l’œil humain bénéficiant d’une vision normale. La
sensibilité spectrale est différente le jour et
la nuit (Illustration 5).
Effets biologiques de la lumière
En plus des associations, les effets biologiques de la lumière jouent également un
rôle important dans la perception. La
chaîne des effets de la lumière suit des
connexions nerveuses séparées allant de la
rétine à l’hypophyse (organe de commande centrale des fonctions de l’organisme). C’est l’hypophyse qui influence le
métabolisme et le système hormonal. Le
rythme est surtout déterminé par la lumière du jour. La «bonne» lumière favorise
par conséquent les capacités de concentration, améliore la motivation et empêche
la fatigue prématurée. Ce qui accroît la
productivité, même pour les activités qui
dépendent peu ou pas du tout de la vision,
comme par exemple la réflexion. Cet effet
est essentiellement déclenché par la lumière qui pénètre latéralement dans l’œil.
Par conséquent, dans les espaces de travail, il est important de bien éclairer non
seulement les lieux de travail mais également leur environnement. En effet, les
éclairements lumineux inférieurs à 500 lux
ne sont pas suffisants. La lumière du jour
ne peut pas être complètement remplacée
par l’éclairage artificiel.
Processus de la perception
En science, on fait aujourd’hui la distinction entre les processus visuels et les processus non visuels. Les processus visuels
étant:
La vision à proprement parler (via les
cônes et les bâtonnets)
La perception de notre réalité subjective
En partie, les processus chronobiologiques également déclenchés via les cônes
et les bâtonnets
Les processus non visuels montrent que les
effets de la lumière sont plus importants
que nous le pensons:
Influence hormonale via la surface de la
peau
La lumière en tant que stimulateur chronobiologique
Influence d’un grand nombre de processus continus dans le corps par l’effet direct
des cellules visuelles et des ganglions sans
déclencher de processus visuels.
Processus visuels
Dans l’obscurité, seuls les bâtonnets sont
stimulés. Ils sont environ 100 000 fois plus
sensibles que les cônes. Ainsi, une vision
suffisante, même la nuit, est possible.
Comme il n’existe qu’un type de bâtonnets, seules les valeurs de luminosité peuvent être différenciées. En plus des
quelques 120 millions de bâtonnets, l’œil
contient environ 6 millions de cônes. La
plus forte concentration se situe dans la
fovéa (rétine, acuité visuelle la plus élevée).
Les cônes possèdent différentes sensibilités spectrales. Environ 12 % des cônes
sont essentiellement sensibles au bleu, les
88 % restants sont sensibles au rouge et
au vert.
En plus de la vision obtenue avec les cônes
(vision des couleurs, vision photoptique) et
de la simple vision nocturne obtenue avec
les bâtonnets (valeurs de gris, vision scotoptique), il y a également la vision mésopique, une zone intermédiaire dans laquelle la vision des couleurs et la vision
nocturne sont possibles.
Les théories de la perception se basent sur
des processus visuels. On distingue alors le
processus d’apprentissage (système stimulus-réponse) et le programme (concept
mental, perception look-up d’après Grégory). Les processus d’apprentissage peuvent être désignés comme l’obtention
d’un degré de réussite par entraînement,
9
et cela relativement clairement via le système stimulus-réponse, et le concept qui
en résulte, la perception de look-up. Le
système stimulus-réponse constitue donc
la voie et la perception look-up l’objectif.
Les feux tricolores montrent par exemple
comme stimulus le passage du rouge au
vert. Comme réponse, l’automobiliste déplace son pied de la pédale de frein vers la
pédale d’accélération. Ces systèmes se caractérisent de manière typique par les
temps de réaction qui y sont liés. Même si
les temps de réaction via la vision périphérique peuvent en outre être raccourcis, ils
restent présents.
Grâce aux informations des yeux, le
concept le mieux adapté ou le plus probable est sélectionné et utilisé pour la perception. Comme le montre l’illustration 6,
des modifications uniformes dans les in-
Vision de nuit
380 nm
formations sensorielles peuvent conduire à
une modification brutale du concept mental sélectionné. Exemple du passage d’un
concept mental à un autre: lors d’un mouvement oculaire de la gauche vers la droite,
le concept mental «Homme» change en
concept «Femme». De droite à gauche, la
transition a lieu à un autre endroit.
Quel est l’avantage du concept sur le processus d’apprentissage? En principe les
deux sont nécessaires pour conserver ce
qui a été appris et pour s’améliorer dans
une discipline. Par ailleurs, les concepts
peuvent être également disponibles plus
rapidement. Les avantages de la perception look-up par rapport au simple système
stimulus-réponse sont:
Aucun retard: exemple de la balle qui
s’approche, concept mental de la trajectoire (influence positive de l’éclairage).
Vision de jour
555 nm = vert-jaune
Maximum en vision de jour
Illustration 5:
Perception visuelle
de l’humain pour
les différentes températures de couleur.
Illustration 6:
Le concept mental
se modifie selon
l’orientation choisie.
10
La lumière
Illustration 7:
Triangle de Kanisza;
clairement reconnaissable même en
l'absence de
contours.
Evaluation des propriétés: exemple de la
perception d’une surface de table par l’habitude. (L’éclairage n’a aucune influence;
phénomène de la constance; les nouveaux
objets inconnus pourraient être plus difficiles à évaluer).
La perception look-up peut répondre à
l’absence de propriétés. (Exemple: le motif
de Kanizsa. Bien que les lignes ne soient
pas du tout présentes, elles sont perçues).
Ceci serait impossible avec le système stimulus-réponse, car sans stimulus aucune
réaction n’est possible (exemple: luminances élevées sans informations).
La perception look-up peut combler des
manques d’information en peu de temps.
Illustration 8:
Le mouvement
comme prestation
propre du cerveau
est déclenché par
l’inhibition latérale
(renforcement du
contraste des
bords).
Illustration 9:
Lorsqu’on essaie de
lire les couleurs des
mots, le cerveau
droit tente d’interpréter ces mots. Il a
de la peine à
s’adapter. Le cerveau gauche a également de la peine
à reprendre la direction.
JAUNE BLEU ORANGE
NOIR ROUGE VERT
VIOLET JAUNE ROUGE
ORANGE VERT NOIR
BLEU ROUGE VIOLET
VERT BLEU ORANGE
11
Ceci se produit par exemple quand l’œil
cligne. Bien que l’image disparaisse sur la
rétine de l’œil, l’environnement est perçu
dans le temps comme continu (exemple de
la maison derrière l’arbre).
Des structures déterminées interpellent
des concepts mentaux similaires chez des
personnes ayant des bases culturelles similaires, en d’autres mots: Elles ont un effet
communicatif.
La constance des angles, des couleurs, des
tailles et des luminosités forme alors dans
le processus de perception un lien important avec les processus de correction appris et mémorisés. En outre, une propriété
caractéristique de la perception est de privilégier des interprétations simples et compréhensibles (symétrie, lois des formes
etc.).
Les stimuli extérieurs ne sont pas seulement perçus de manière rationnelle, mais
ont également un effet au niveau émotionnel. Ce ressenti individuel et superposé
de l’environnement et de ses objets peut
être interprété comme agréable ou désagréable, comme apaisant ou stimulant,
comme contrôlé ou non etc. Cette évaluation s’appelle la coloration affective où la
reconnaissance des formes et l’évaluation
affective s’influencent réciproquement.
Nous avons tendance par exemple à refouler des stimuli non intéressants sur le plan
affectif. Par ailleurs, il s’avère qu’une coloration affective est soumise aux courants
temporels, suivant ainsi les mutations du
temps (idéal de beauté, énergie nucléaire,
design automobile, utilisation de matériaux etc.).
Ces stimulations extérieures peuvent par
ailleurs être influencées par une évaluation
propre. La représentation, suscitée par les
médias, les conversations, ce qui a été entendu ou vu, induit une certaine perception qui peut avoir des effets positifs ou
négatifs sur la santé. Les exemples sont
nombreux dans ce sens, même s’ils sont
souvent mal interprétés ou qu’ils sont
proches de la superstition. Par exemple le
débat public sur le spectre visible non naturel et donc malsain des lampes fluorescentes. Avec l’affirmation selon laquelle
«La lumière des tubes de néons rend malade», le concept mental sur les lampes
fluorescentes est relié à un concept sur la
santé.
Cette évaluation définit le comportement
futur face à ce qui a été perçu. Elle influence aussi bien la coloration affective
que le processus de reconnaissance des
formes. Cela signifie également qu’elle définit par là-même le choix à opérer entre
concept mental et perception look-up.
Effets non visuels
Les processus biologiques, déclenchés par
des effets non visuels, sont invisibles et
sont par conséquent restés longtemps inconnus. Ils se caractérisent par des rythmes
du corps (24 heures, jour-nuit etc.), par
l’attention, l’humeur, le stress et d’autres
traits psychologiques descriptibles. On
peut en conclure qu’il s’agit des aspects
qualitatifs des installations d’éclairage relatifs à la santé. Ce n’est qu’en 2002 que
David Berson, entre autres, a décrit un
nouveau type de photorécepteur, découvert dans la rétine de mammifères. C’est
ainsi que le mécanisme à l’origine des effets biologiques causés par la lumière et
l’obscurité fut identifié en tant que nouveau photorécepteur. Cela signifie désormais que les critères de qualité de l’éclairage doivent être étendus au facteur santé.
Les termes génériques des critères de qualité peuvent être renommés comme tels:
Illustration 10:
Courbes de sensibilité du récepteur
dans l’œil.
Maximum photopique (vision de
jour) à 555 nm;
maximum scotopique (vision de
nuit) à 507 nm;
maximum circadien
(non visuel) à env.
480 nm (selon les
dernières connaissances scientifiques;
auparavant, on admettait jusqu’à 460
nm).
Sensibilité relative
circadienne
scotopique
photopique
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
400
500
600
longueur d’onde en nm
700
12
La lumière
Tâche visuelle
Santé
Répartition spatiale
L’éclairage d’une tâche visuelle est soumis
à d’autres critères que ceux du rythme circadien. De même, l’éclairage esthétique
d’une pièce n’a pas encore prouvé qu’il
remplissait d’autres critères de qualité. La
cohabitation de ces termes génériques
n’est en aucun cas simple et des critères
supplémentaires comme l’efficacité énergétique et les intentions normatives rendent complexe une démarche d’éclairage
supposée simple. Ainsi, les limites ne sont
pas fixées, mais restent grandes ouvertes.
Nous maîtrisons les différentes méthodes
de mesure (que ce soit la luminance ou
l’éclairement lumineux). Qu’en-est-il de
l’évaluation? Avec le critère de qualité de
l’éclairage, la lumière devrait pouvoir être
évaluée plus précisément.
Les bâtonnets sont grandement responsables de l’ouverture de la pupille. Cela signifie encore une fois que la lumière ayant
un pourcentage élevé de bleu fait s’ouvrir
la pupille et permet ainsi plus de profondeur de champ. La lumière jaune des
lampes à vapeur de sodium en revanche
possède une efficacité lumineuse très élevée, mais peut ne pas activer les bâtonnets. Par conséquent, l’évaluation sur la
rétine n’est pas meilleure malgré une efficacité lumineuse élevée et elle n’apparaît
donc pas plus claire. Réduite à la sensibilité
des bâtonnets, la fréquence de la lampe à
vapeur de sodium agit comme la nuit biologique. D’un autre côté, l’effet toxique
des décharges du bleu des lampes LED sur
l’œil a été plusieurs fois démontré. Dans
quelles quantités et à quelle fréquence la
lumière n’est pas nocive? La réponse à ces
questions n’est pas encore connue. On sait
que:
la lumière peut atténuer la dépression
hivernale,
la lumière peut augmenter la durée, la
profondeur et la qualité du sommeil.
la lumière peut réguler le rythme sommeil-éveil.
la lumière peut augmenter la productivité,
la lumière peut améliorer la prise de
poids des prématurés,
la lumière peut influencer positivement
la constance du poids ainsi que la perte de
poids chez les adultes,
l’activation du système circadien par la
lumière est influencée par les cellules ganglionnaires de la rétine de l’œil,
la lumière régule le niveau de mélatonine
qui a été reconnu comme réduisant la progression du cancer du sein,
la lumière a une influence directe sur
l’activité du cortex.
L’artiste et architecte Philip Rahm est devenu un adepte de l’architecture artistique
durable et globale. L’art architectural
orienté sur les facteurs des sciences naturelles, biologiques, sociales et sociétales
doit se baser sur des suppositions pour
pallier au manque d’explications scientifiques. Les couleurs dans les pièces symbolisent les principes des effets biologiques
qui sont perceptibles au cours du sommeil,
de la fatigue et de l’éveil: l’architecture devient langage. On voit alors naître des
pièces comme l’hormonium ou le mélatoninium (Illustration 12 et Illustration 13).
1.4 Les termes techniques
de la lumière
Les termes élémentaires de l’éclairagisme
(Illustration 14) concernent la lumière (flux
lumineux et intensité lumineuse), l’éclairage (éclairement lumineux en lux) et la
vision (luminance).
Une source lumineuse émet de la lumière
dont la quantité totale est appelée flux lumineux ayant pour unité le lumen (lm). L’intensité dans une certaine direction est désignée par intensité lumineuse et a pour
unité le candela (cd).
Lorsqu’une surface est éclairée, l’éclairement lumineux sur cette surface est mesuré et indiqué en lux (lx).
L’œil reçoit la lumière réfléchie la plupart
du temps par un objet éclairé. L’intensité
spécifique de la lumière entrant dans l’œil
est mesurée et évaluée par la luminance,
qui s’exprime en candela par mètre carré
(cd/m2).
13
Illustration 11:
Café Split Time de
Philip Rahm 2007.
Illustration 12:
Hormonium de Décosterd & Rahm,
2000.
Illustration 13:
Pièce de mélatonine
de Décosterd &
Rahm, 2000.
14
La lumière
dans toutes les directions (mathématiquement: intégrées sur l’ensemble de la pièce),
on obtient le flux lumineux. La déclaration
d’équivalence des spots lumineux fait en
général état d’une valeur en candela (au
lieu du flux lumineux en lumen, comme
pour les lampes omnirayonnantes). Cette
valeur correspond à l’intensité lumineuse
maximale dans la direction de rayonnement principale du spot, mais elle ne dit
rien sur la quantité de lumière et sur l’efficacité énergétique de l’ampoule. Selon
l’angle de rayonnement du spot, la même
intensité lumineuse (nombre de candela)
peut produire de grands faisceaux tout à
fait différents et donc des quantités de lumière différentes (Illustration 16). Par angle
de rayonnement d’un spot, on entend
l’angle pour lequel la source lumineuse indique la moitié de l’intensité lumineuse
maximale. Même en indiquant l’angle de
rayonnement (p. ex. 35°), aucune indica-
Intensité lumineuse (Candela, cd)
L’intensité lumineuse indique l’intensité de
la lumière dans une direction donnée. Un
candela correspond environ à l’intensité
d’une bougie (candela signifiant bougie).
La répartition spatiale des intensités lumineuses d’une source lumineuse est décrite
par les courbes de répartition lumineuse.
Ces courbes indiquent pour chaque «orientation» (appelé plans C) et pour chaque
angle de départ (désignation de l’angle:
= gamma) l’intensité lumineuse d’une
source. Les courbes de répartition lumineuse peuvent être plus ou moins symétriques selon la source. Pour les utiliser
dans des simulations par ordinateur, on
sauvegarde ces intensités lumineuses dans
un fichier Eulum (extension *.ldt). Un fichier de mesures contient jusqu’à 1752
valeurs, parfois même plus (Illustration 15).
Lorsqu’on additionne les intensités des
rayons lumineux d’une source lumineuse
Lu
m
Lumière
ina
Vision
nc
e
us
ine
e
um
él
it
ns
e
Int
Illustration 14:
Lumière, éclairage
et vision.
Luxmètre
Eclairage
150°
180°
120°
210°
210°
180°
150°
240°
90°
240°
120°
Nord
270°
90°
300°
Illustration 15:
Courbe de répartition de la lumière
d’une lampe à incandescence dans le
sens longitudinal et
transversal.
Sud Ouest
60°
270°
30°
330°
60°
300°
0°
0°
transversal
330°
30°
longitudinal
Est
15
tion précise sur la quantité lumineuse et
l’efficacité énergétique de l’ampoule ne
peut être donnée. Il est par conséquent impératif pour une évaluation d’indiquer le
flux lumineux total en lumen, même pour
les spots lumineux. De l’illustration 16 il
ressort que la lumière située dans l’angle
de rayonnement n’a pas la même intensité
partout dans la plupart des cas. Il est également important de savoir que les spots
lumineux ayant le même rayonnement
peuvent générer des courbes de répartition
lumineuse et donc des quantités de lumière totalement différentes. L’indication
du nombre de candela et de l’angle de
rayonnement (comme cela est courant
pour les spots) ne dit ainsi rien sur l’efficacité de la lampe, et encore moins sur l’éclairement de l’objet.
180°
600 cd
150°
Flux lumineux (lumen, lm)
Le flux lumineux désigne la quantité de lumière totale qui est émise à partir d’une
source lumineuse dans toutes les directions. En génie énergétique, on indique la
puissance d’un appareil électrique en watt.
Comme l’œil humain ne peut pas voir de
la même façon toutes les couleurs, on utilise pour la puissance d’une source lumineuse une valeur estimée sur la sensibilité
spectrale de l’œil, le lumen: le jaune et le
vert sont mieux perçus que le rouge et le
bleu. Cette courbe de pondération de l’œil
humain s’appelle la courbe V-Lambda (Illustration 17). Le lumen est la caractéristique normative d’une lampe. La valeur
doit être indiquée sur tout emballage, par
exemple «lampe halogène 42 watts: 630
lumens». L’efficacité énergétique ou l’efficacité lumineuse d’une lampe n’est donc
pas indiquée en pourcentage, mais en lumen par watt (lm/W). Les lampes à fort
150°
120°
150°
120°
120°
300 cd
90°
90°
81°
Angle de
rayonnement
30°
0°
150°
120°
300 cd
60°
180°
600 cd
90°
90°
81°
60°
30°
Source lumineuse
Ver luisant
Bougie (candela)
60°
60°
Angle de
rayonnement
30°
0°
30°
Illustration 16:
Même angle de
rayonnement –
quantité de lumière
différente.
Intensité lumineuse (cd)
0,01
1
Lampe à incandescence 100 W
100
Lampe halogène 35 W, 60 °
700
1 500
3 000
10 000
Phare
10 000 000
Soleil
2 · 1027
Tableau 2:
Intensité lumineuse
des différentes
sources lumineuses
dans la direction de
rayonnement principale.
16
La lumière
pourcentage de vert ou de jaune ont une
meilleure efficacité énergétique parce que
l’œil humain perçoit mieux ces couleurs.
C’est le cas typique des lampes au sodium
dans l’éclairage de rue qui pourrait être
encore plus efficace s’il était réalisé avec la
lumière LED verte.
Eclairement lumineux (Lux)
L’éclairement lumineux sert de mesure
pour l’évaluation de la luminosité d’une
surface. Lorsqu’on mesure sur une table
un éclairement lumineux de 500 lux, cela
signifie qu’on peut lire un texte de taille
normale sans fatigue. Selon la tâche vi-
suelle, un autre éclairement lumineux sera
nécessaire. Dans un couloir, 100 lux sont
suffisants, sur une table d’opération un
éclairage de plusieurs fois 1000 lux sera
judicieux. L’œil humain peut voir des éclairements lumineux allant de moins d’un lux
(pleine lune) jusqu’à 100 000 lux (plein soleil de midi) (Illustration 18, Tableau 4).
Grâce à la pupille et à un certain temps
d’adaptation, la personne s’adapte aux
grandes différences de luminosité. Tout
appareil photo est complètement dépassé
avec ce large spectre lumineux. En comparaison avec d’autres grandeurs lumineuses,
l’éclairement lumineux peut être mesuré
Sensibilité
100 %
80 %
60 %
40 %
20 %
Illustration 17:
Sensibilité de l’œil
humain selon le
spectre visible
(courbe V-lambda).
Tableau 3:
Exemples de lampes
et leur flux lumineux ainsi que leur
efficacité lumineuse.
0%
400 nm
450 nm
500 nm
550 nm
600 nm
650 nm
700 nm
Longueur d’onde
Source lumineuse
Puissance
électrique
(W)
Flux
lumineux
(lm)
efficacité
lumineuse
(lm/W)
Bougie domestique
−
12,5
−
Ampoule de lampe de poche
2
12,5
6
Lampe à incandescence 230 Volt
60
710
12
Lampe halogène Eco
42
630
15
Lampe halogène Eco 12 V
35
860
25
Lampe économique
11
640
58
Lampe LED E27
12
806
67
Tube fluorescent
35
3 650
104
Lampe à vapeur de sodium sous basse
pression (éclairage public «jaune-orange»)
180
32 000
178
−
2,5 · 1028
−
Soleil
17
de manière relativement simple avec un
luxmètre.
Luminance (cd/m2)
La lumière absorbée par l’œil est appelée
luminance, un phénomène où la taille du
corps lumineux (lumière, lampe, écran ou
lumière réfléchie d’un objet non lumineux
lui-même) joue le rôle le plus important.
Un corps lumineux produit dans l’œil une
très haute luminance lorsque l’intensité lumineuse et la surface éclairée sont grandes.
Une luminance élevée peut également
être obtenue avec une grande intensité lumineuse et une surface éclairée relativement petite, par exemple la lumière d’une
lampe à incandescence claire.
Si la surface éclairée est grossie par un
diffuseur, la luminance baisse de manière
significative, par exemple la lumière d’une
lampe à incandescence mate.
La luminance est utilisée pour évaluer la
luminosité des surfaces éclairées. Pour
0,1 à 1 lux
cela, l’intensité d’une source lumineuse dirigée dans la direction d’un observateur
est divisée par la taille de la surface lumineuse. Exemple: un plafonnier a un abatjour de 0,1 m2 dans l’angle de vision de
l’observateur qui ne voit qu’un côté du luminaire. Lorsque l’intensité lumineuse du
plafonnier n’est que de 100 cd dans cette
direction, alors il en résulte pour l’observateur une luminance de 1000 cd/m2 sur
l’abat-jour du luminaire. La luminance permet ainsi de mesurer le niveau d’éblouissement d’une source de lumière. Selon la
tâche visuelle, certaines luminances ne
doivent pas être dépassées. Pour les postes
de travail disposant d’écrans, l’éblouissement du luminaire du lieu de travail ne doit
pas être supérieur à 1000 cd/m2 afin que la
personne qui se trouve devant l’ordinateur
puisse travailler sans être gênée.
10 à 1000 lux
Surface d’évaluation (sol, table)
10 000 à 100 000 lux
Eclairement lumineux (lux)
Jour d’été sans nuages
100 000
Jour d’été non ensoleillé
20 000
Vitrine de bijouterie
10 000
Table d’opération
5 000
Rayons de supermarché
2 000
Eclairage de bureau
500
Salon
100
Eclairage public
20
Nuit d’hiver avec pleine lune
1
Nuit étoilée sans lune
Illustration 18:
Eclairements de
sources lumineuses
typiques.
0,01
Tableau 4:
Exemples d’éclairements lumineux.
18
La lumière
Rapport entre lux, lumen et candela
Si les deux conditions spéciales suivantes
sont réunies, à savoir qu’une source lumineuse est éloignée d’un mètre exactement
de la zone d’évaluation de 1 m2 et que la
quantité totale lumineuse de la source lumineuse est émise exactement sur cette
surface d’évaluation, alors on a:
1 lumen = 1 lux = 1 candela (Illustration
19)
Par conséquent, le luxmètre permet de
mesurer l’intensité lumineuse dans une direction donnée, lorsque l’appareil de mesure se trouve exactement à 1 mètre de la
source lumineuse et qu’il est dirigé verticalement sur celle-ci. En relation avec l’éclairement lumineux, l’intensité lumineuse diminue avec le carré de la distance: à 2 m,
l’intensité lumineuse est donc de 25 %, à
0,5 m de 400 % de la valeur à 1 m de distance.
A la condition que l’intensité lumineuse
d’une source lumineuse soit uniforme
dans toutes les directions de rayonnement
Corps lumineux
1.5
Le marché de l’éclairage
Bilan énergétique global
En Suisse, 253 térawattheures d’énergie
ont été consommés au total en 2010 et
pour cela 23,3 milliards de francs ont été
déboursés. Les dépenses énergétiques
sont classées par agents énergétiques: carburant (essence et diesel), chaleur (mazout, gaz, bois, chauffage à distance, solaire) et électricité. Parce que l’énergie
électrique est la forme énergétique la plus
coûteuse, les pourcentages sont nettement différents entre la consommation et
les coûts. En ce qui concerne les coûts,
l’électricité, avec près de 40 %, constitue
le plus gros pourcentage en énergie. Les
montants élevés (en millions) pour les
coûts énergétiques doivent être relativisés:
Luminance (cd/m²)
Soleil à midi
Tableau 5:
Sources lumineuses
et leurs luminances.
ou que la source lumineuse diffuse la lumière dans toutes les directions de manière égale, alors:
1 candela  12,57 lumen = surface du
cercle unité (rayon 1 m) = 4 x Pi (Illustration
20)
1 600 000 000
Lampe à incandescence claire 100 W
10 000 000
Soleil à l’horizon
5 000 000
Lampe à incandescence mate 100 W
200 000
Ciel bleu
10 000
Flamme de bougie
5 000
Lune
2 500
Ecran plat
1 000
Ciel de nuit
0,001
100cd
dif
fu
ière
de
lum
1257
lm
pas
Illustration 19:
Relation entre
l’éclairement lumineux (lux), le flux
lumineux (lumens)
et l’intensité lumineuse (candela)
dans le cas d’une lumière dirigée.
1 mètre
se
1000
lumens
100cd
1000 lux
1000 cd
Illustration 20:
Relation entre lumen et candela
dans le cas d’une lumière à rayonnement uniforme.
19
Par personne et par an, seulement 2800
francs sont précisément dépensés pour
l’énergie (chaleur, carburant, électricité) en
Suisse. L’énergie constitue 5 à 6 % du produit intérieur brut.
et halogènes, il en résulte une différence
prononcée entre les pourcentages de
vente et de consommation. Plus des trois
quarts de la consommation totale concernent les lampes à décharge. Cela montre
clairement que le choix de la lampe, en
considérant l’ensemble de la gamme d’utilisation, n’offre qu’un faible potentiel
d’économie d’énergie. En revanche, d’importantes économies peuvent être réalisées en augmentant l’efficacité des réflecteurs, du dispositif de fonctionnement, et
en optimisant la conception énergétique
et naturellement l’exploitation des installations d’éclairage.
Bilan énergétique de l’éclairage
La consommation énergétique pour l’éclairage est principalement déterminée par les
lampes. D’autres composants comme les
appareils, les réglages et les luminaires
sont d’une importance secondaire pour la
consommation énergétique. Près de 80 %
de toutes les lampes vendues en Suisse
proviennent des deux sociétés Osram et
Philips. Dans le monde, les trois grands fabricants Osram, Philips et General Electric
(GE) commercialisent les trois quarts de
toutes les lampes. Les puissances et la durée de vie de toutes les lampes doivent être
mesurées et déclarées selon des normes
clairement définies. On trouve ces données sur tous les emballages, dans les catalogues et sur Internet. La déclaration est
imposée par la loi. Par conséquent, un bilan énergétique relativement exact pour
l’éclairage peut être dressé sur la base du
nombre de ventes, de la typologie et de la
puissance des différentes lampes d’Osram
et de Philips. Les statistiques des ventes du
fabricant ne sont toutefois pas rendues
publiques, les chiffres ne peuvent donc
être déterminés que sur la base d’estimations. Parce que les lampes à décharge (les
lampes économiques en font également
partie) indiquent une bien plus longue durée de vie que les lampes à incandescence
Catégories de consommateurs
Le marché de la lumière se divise en trois
secteurs qui sont très différents suivant la
gamme de produits, les fabricants et les
réseaux de distribution.
Bâtiments fonctionnels: Le marché
professionnel est principalement déterminé par les lampes à décharge (surtout les
lampes halogènes). Il existe de nombreux
modèles, tailles et types de culot. Toutes les
lampes à décharge ont besoin d’un ballast
qui ne convient en règle générale qu’à un
seul ou à quelques types de lampes. Les
luminaires sont fournis au client final par
les concepteurs et les installateurs et la
lampe est la plupart du temps également
livrée comme équipement de base. En
Suisse, les dix plus grands fabricants de
lampes sont organisés en Association des
industries de l’éclairage (FVB) et couvrent
près de 80 % du marché des lampes. La
Consommation
Coûts
Electricité
24%
Carburants
33%
Chaleur
43%
Electricité
39%
Chaleur
27%
Carburants
34%
Illustration 21:
Parts des agents
énergétiques à la
consommation
d’énergie globale
de 253 000 GWh (à
gauche) et aux
coûts de l’énergie
globaux de 23,3
mia. Fr. (à droite)
pour l’année 2010.
Les taxes ne sont
pas prises en
compte pour les
carburants.
20
La lumière
plupart des lampes pour les bâtiments
fonctionnels sont produites en Europe.
Ménages: Le marché des consommateurs est surtout dominé par les lampes à
incandescence, les lampes halogènes et les
lampes économiques avec les culots à vis
ou enfichables bien connus. Les lampes
sont principalement distribuées dans les supermarchés et en partie dans les magasins
spécialisés. En plus des grands fabricants
Osram (fournit les supermarchés Migros) et
Philips (fournit les supermarchés Coop), de
nombreuses autres sociétés jouent un petit
rôle, notamment IKEA qui exploite une
grande partie du marché des lampes économiques avec des produits chinois. A la
différence du marché professionnel, les
lampes proviennent en grande partie d’Extrême-Orient, seules quelques sociétés européennes orientées vers le design possèdent encore une certaine importance.
Illustration 22:
Nombre (à gauche)
et consommation
d’énergie (à droite)
de lampes vendues
en Suisse en 2010,
classées par type.
Au total, 38 millions
de lampes ont été
vendues, occasionnant une consommation d’énergie
annuelle de 8100
GWh.
Lampes à
incandescence
23%
Lampes à décharge
46%
Eclairage de rue: L’importance énergétique de l’éclairage public est moindre que
ce que l’on pourrait penser de manière
subjective. Les besoins énergétiques des
lampes de rue sont, contrairement à toutes
les autres catégories de consommation,
mesurés séparément et indiqués dans les
statistiques de l’électricité de l’Office fédéral de l’énergie (OFEN).
Lampes à incandescence Lampes à décharge
8%
77%
Lampes halogènes
11%
Lampes économiques
4%
Lampes
halogènes
19%
Lampes économiques
12%
Applications pour l’éclairage 2010
Illustration 23:
Parts des catégories
de consommateurs
à la consommation
globale pour l’éclairage, resp. pour la
consommation
d’électricité de 59
800 GWh (2010).
Cette consommation occasionne des
coûts à hauteur de
10 mia. Fr.
Autres
applications
86,3%
Bâtiments
fonctionnels
9,7%
Eclairage
13,7%
Ménages
3,2%
Routes 0,8%
Suisse: 100% = 59800 GWh/a = env. 10 000 mio. fr. par an (2010)
Chapitre 2
2.1
L’étiquetteEnergie
L’étiquetteEnergie est une déclaration européenne pour divers consommateurs
d’énergie. Elle range la consommation
d’énergie en 7 classes d’efficacité où la
lettre «A» correspond à la meilleure classe
et la lettre «G» à la moins efficiente (Illustration 24). Par ailleurs, suivant le type de
consommateur, d’autres caractéristiques
techniques doivent être indiquées. L’étiquetteEnergie doit être placée de manière
bien visible au point de vente et être en
évidence dans les documents de vente.
L’étiquetteEnergie a été développée dans
les années 1990 pour les appareils ménagers: machine à laver, sèche-linge, lavevaisselle, appareils de réfrigération et de
congélation. Ces appareils sont également
appelés «produits blancs». Plus tard ont
suivi les lampes, les voitures, les bâtiments,
les machines à café et les téléviseurs. La
classe D désigne la moyenne de la gamme
de consommation au moment de l’introduction de l’étiquetteEnergie.
Les produits blancs sont étiquetés de cette
façon depuis plus de 20 ans. Depuis, la
consommation énergétique des appareils
proposés a beaucoup changé. Aujourd’hui,
pratiquement tous les appareils ménagers
sont disponibles dans la classe A. Les catégories supplémentaires A+ et A++ désignent aujourd’hui les meilleurs appareils.
Si le consommateur est insuffisamment informé et qu’il se décide uniquement sur la
base de l’étiquette colorée, il fera le mauvais choix. En effet, un réfrigérateur de
catégorie A n’est pas particulièrement
économe en énergie. Le coup d’œil rapidement jeté sur l’étiquetteEnergie est
trompeur, pour les lampes également.
Mise en œuvre
L’article 1, alinéa 1 de la directive 98/11/CE
de la Commission européenne du 27 janvier 1998 portant sur les modalités d’application de la directive 92/75/CEE du Conseil
en ce qui concerne l’indication de la
consommation d’énergie des lampes do-
mestiques stipule: «La présente directive
s’applique aux lampes électriques domestiques alimentées directement sur le secteur (lampes à incandescence et lampes
fluorescentes compactes à ballast intégré)
ainsi qu’aux lampes fluorescentes domestiques (y compris les tubes fluorescents et
les lampes fluorescentes compactes sans
ballast intégré) même lorsqu’elles sont
commercialisées pour un usage non domestique». L’étiquetteEnergie pour les
lampes domestiques vaut donc pour tout
type de lampe, même celles qui sont utilisées dans les services et l’industrie. L’alinéa
2 de la directive 92/75/CEE définit d’importantes exceptions.
Sont exclues de la directive:
Les très petites lampes (puissance inférieure à 4 watts)
Les lampes à forte intensité lumineuse
(plus de 6500 lumens, par exemple les
lampes torches halogènes de 500 watts)
Toutes les lampes à réflecteur (donc tous
les spots halogènes à basse et à haute tension)
D’autres produits, moins pertinents
En particulier, l’exception pour les spots a
des conséquences négatives car les spots
sont utilisés à grande échelle dans les ménages et l’artisanat. L’absence d’étiquette
ne permet pas à l’acheteur d’avoir une alternative efficace aux lampes à incandescence et halogènes. La Commission de
normalisation européenne compétente et
l’industrie se chargent depuis des années
déjà de combler ces lacunes, mais en
2011, ils ne se s’étaient pas encore mis
d’accord sur une formule commune.
Lampes types et classes d’efficacité
Comme efficacité énergétique d’une
lampe, on utilise le rapport de la quantité
de lumière diffusée par la lampe (lumen) et
de la puissance électrique absorbée (watt).
L’efficacité énergétique des lampes s’exprime en lumen par watt. En fonction de la
puissance électrique, une classe d’effica-
1
2
5
Illustration 24:
La chaîne énergétique européenne
pour les consommateurs d’énergie.
22
cité sera attribuée à une valeur donnée en
lumen par watt. Plus la puissance est
basse, plus l’exigence est faible.
Du tableau 6, il ressort un facteur de 12
dans la fourchette d’efficacité allant de la
plus faible à la plus élevée. En d’autres
termes, un tube fluorescent de 35 watts
diffuse avec la même puissance électrique
12 fois plus de lumière qu’une lampe soffite (lampe à incandescence en forme de
tube). Ces dernières sont du reste utilisées
dans les anciennes installations sanitaires
ainsi que dans les bars et les restaurants à
la mode. Le tableau 6 montre d’autres caractéristiques de l’évaluation de l’efficacité
avec l’étiquetteEnergie qui gêne fortement la compréhension: les classes ne sont
pas linéaires, elles couvrent une vaste palette de sources lumineuses. Par contre, la
lampe économique a un statut spécial et
est sans exception affectée à la classe A.
Une classification plus judicieuse serait
celle présentée dans le tableau 7. L’efficacité des spots est un peu plus faible en raiClasse
A
2.2 Interdiction des lampes
à incandescence
Le 18 mars 2009, la Commission compétente du Conseil européen a adopté la directive 2005/32/CE qui établit la sortie progressive de la technologie des lampes à
incandescence. La désignation officielle de
l’interdiction des lampes à incandescence
est la suivante: «Exigences relatives à
l’écoconception des lampes domestiques à
rayonnement large». Dans le jargon spécialisé, l’appellation «Directive EUP» est
également utilisée, EUP signifiant «Energy
using Products» (produits consommateurs
d’énergie). En plus des lampes, les exigences portent également sur divers autres
produits consommateurs d’énergie (p. ex.
blocs d’alimentation, boîtiers d’installation, PC, moniteurs).
Exemple de lampe
Puissance * Flux lumi- Efficience
(W)
neux (lm)
(lm/W)
Meilleur tube fluorescent 35 W
38
3650
96
Meilleure lampe LED 6 W
7
650
93
Lampe économique 11 W
11
640
58
Lampe fluorescente compacte 42 W
26
1800
69
Lampe halogène Eco 12 V 35 W
37
860
23
C
Lampe halogène Eco 52 W
52
820
16
D
Lampe halogène Eco 28 W
28
345
12
E
Lampe à incandescence usuelle 75 W
75
935
12
B
Tableau 6:
Lampes typiques et
classes d’efficience.
son des pertes du réflecteur qui ne devraient cependant pas dépasser 20 %.
F
Lampe à incandescence usuelle 25 W
25
220
9
G
Lampe à incandescence en forme de
bâtonnet (Linestra)
35
270
8
*) Puissance y c. appareils auxiliaires, le cas échéant
Classe
Lampes sans ré- Lampes avec ré- Exemples
d’efficacité flecteur (lm/W) flecteur (lm/W)
Tableau 7:
Classification sommaire des lampes.
Très bonne
> 80
> 64
Tubes fluorescents, LED
Bonne
> 60
> 48
Lampes fluorescentes compactes,
lampes économiques, LED
Moyenne
> 40
> 32
Lampes économiques, LED
Insuffisante
> 20
> 16
Halogènes
Mauvaise
< 20
< 16
Halogènes, lampes à incandescence
23
Tableau 8: Calendrier de sortie des
lampes à incandescence usuelles.
Illustration 25:
Exemple d’une déclaration de produit.
Retrait des lampes à incandescence
L’étiquetteEnergie est la base des exigences
d’efficacité énergétique des lampes. Après
l’établissement d’une feuille de route,
toutes les lampes non comprises dans les
classes d’efficacité A et B devront disparaître du marché entre septembre 2009 et
2016 (Tableau 8). L’interdiction des lampes
à incandescence comporte quelques compléments et exceptions importants:
Les lampes mates devaient être dans la
classe A dès le début, le 1er septembre
2009. Comme elles ne correspondaient
pas à cette classe, cela signifiait leur disparition immédiate des magasins et des catalogues, à l’exception des lampes économiques et LED. A ce sujet, il faut savoir que
les lampes mates à incandescence ne sont
pas moins efficientes que les lampes claires.
Contrairement à l’argumentation de l’auteur de la directive à ce sujet: les lampes
économiques constituent un bon substitut
des lampes mates, pour les lampes claires
en revanche le remplacement n’est que difficilement possible.
Les lampes à réflecteur sont également
exclues de l’interdiction. Que ce soient les
halogènes basse tension et haute tension,
les spots à incandescence normaux ou les
lampes sphériques, ils sont toujours autorisés. L’exception s’applique également
aux tubes incandescents Linestra.
En Suisse, l’interdiction des lampes à incandescence existe également depuis le
1er septembre 2010. Y sont également interdits depuis janvier 2009 les petites
lampes à incandescence de 15 et 25 watts.
Obligation de déclaration
La directive EUP pour les lampes comporte,
en plus de l’interdiction des lampes à incandescence normales, une obligation de
déclaration des paramètres techniques importants. Les indications suivantes doivent
à l’avenir être inscrites sur tous les emballages de lampes: puissance absorbée, flux
lumineux, durée de vie, nombre de cycles
de commutation, température de couleur,
temps de chauffe, gradabilité, dimensions
et teneur en mercure. Les informations relayées sur Internet devront comporter
d’autres indications concernant les lampes:
Date
Interdit
Autorisé
1er septembre 2009 100 watts et plus
Classe énergétique
C et mieux
1er septembre 2012 15, 25, 40 watts et
plus
1er septembre 2016 Classes C à G
Classes A + B
Le nouvel emballage des ampoules
warm white
%.%2'9¬3!6%2
2700K
220-240V
E27
Nom et numéro
de l’ampoule
82 mA
1,5 mg Hg
www.xyz.yy
90 Ra

ON
90 000 mal
OFF
15 Sek.
Le premier chiffre indique la puissance absorbée en watts, donc la quantité
d’énergie consommée par l’ampoule. Le second chiffre montre à quelle ampoule
classique cette puissance correspond.
Lm = lumen, indique la puissance lumineuse, donc la brillance d’une ampoule.
Years/h (hours) = la durée de vie approximative en heures et en années.
K = kelvin, indique la température de couleur, donc si la lumière est blanc
chaud, blanc neutre ou blanc froid.
Si l’ampoule contient du mercure, les informations suivantes doivent être indiquées: Hg = Hydragyrum, indique la présence et la quantité de mercure d’une
ampoule. Le site www.xyz.yy indique comment éliminer une ampoule cassée par
inadvertance.
Rendu des couleurs: plus la valeur Ra est basse, plus le rendu des couleurs
est mauvais, c.-à-d. que les couleurs d’un objet éclairé sont rendues différemment
qu’avec la lumière du jour (cette donnée est facultative). 60 à 80 = moyen (domaine extérieur), 80 à 90 = bon à très bon (pièce d’habitation, bureau, école),
90 à 100 = excellent (postes de graphistes, pièces d’habitation).
Intensité variable, indique si l’ampoule peut être graduée.
Temps de démarrage: temps nécessaire à une ampoule pour atteindre 60 %
de la valeur de la luminosité indiquée. (Bonne valeur pour les lampes économiques: < 30 secondes).
Cycles de commutation, indique le nombre de fois qu’une lampe peut être allumée et éteinte. (Bonne valeur pour les lampes économiques: à partir de 75 000
fois).
24
facteur de puissance, facteur de conservation du flux lumineux, rendu des couleurs
et recommandations sur l’élimination de la
lampe. Grâce à l’obligation de déclaration,
il est désormais possible de juger de la
qualité des lampes autrement que sur leur
seule efficacité énergétique. Les termes
mentionnés dans la déclaration sont expliqués ci-après.
heures de fonctionnement, au moins 70 %
des lampes fonctionnent encore (50 % en
2009).
Durée de vie: La durée de vie minimale
des lampes à incandescence et halogènes
doit être de 2000 heures de fonctionnement à partir de 2013, lorsque la vente de
lampes à incandescence normales sera
alors interdite.
Exigences relatives aux lampes
En plus de l’obligation de déclaration, les
lampes sont soumises à des exigences minimales. Ces exigences entrent en vigueur
en deux étapes, d’abord pour les lampes
économiques (lampes fluorescentes avec
matériel intégré), puis pour les lampes à
incandescence et les lampes halogènes.
Pour les lampes LED, aucune exigence n’est
mentionnée dans la directive (Tableau 9).
Défaillance précoce: Un maximum de
5 % des lampes peuvent ne plus fonctionner prématurément. Le temps de fonctionnement jusqu’à la défaillance prématurée
est défini différemment pour les lampes
économiques et les lampes à incandescence. A partir de 2013, les obligations seront plus strictes.
Le nombre de cycles de commutation
indique la fréquence à laquelle une lampe
peut être mise sous tension et hors tension
jusqu’à ce qu’elle ne fonctionne plus. Ce
nombre fluctue énormément dans la pratique: les meilleures lampes économiques
peuvent, avec 1 million de commutations,
être mises sous tension et hors tension de
Explications concernant les différentes exigences
Facteur de durée de vie: A partir de
2013, les lampes économiques doivent
être fabriquées de sorte qu’après 6000
Tableau 9:
Exigences pour les
lampes économiques et les lampes à incandescence
*RoHS est le sigle
de la directive européenne visant à limiter l’utilisation de
certaines substances
dangereuses dans
les appareils électriques et électroniques.
n.i. = non indiqué
Facteur de durée de vie
(après 6000 heures de fonctionnement)
Durée de vie
Défaillance précoce
(après heures de fonctionnement)
Nombre de cycles de commutation
Lampes à allumage instantané
Lampes à allumage à chaud
Temps d’allumage
Temps d’allumage
sans amalgame
avec amalgame
Facteur de conservation du flux lumineux
après 2000 heures de fonctionnement
après 6000 heures de fonctionnement
Facteur de puissance
inférieur à 25 watts
supérieur à 25 watts
Rendu des couleurs
Rayonnement UVA et UVB
Rayonnement UVC
Mercure (RoHS)*
Lampes
économiques
2009
2013
> 0,5
> 0,7
< 5%
(200 h)
< 5%
(400 h)
> 3 000 > 6 000
> 10 000 > 30 000
<2s
<1s
< 60 s
<120 s
< 40 s
<100 s
> 85 %
n.i.
> 88 %
> 70 %
Lampes à
incandescence
2009
2013
–
–
> 1 000 h > 2 000 h
< 5%
< 5%
(100 h)
(200 h)
> 4 000 > 8 000
< 0,2 s
<1s
< 0,2 s
<1s
–
–
–
–
> 0,5
> 0,55
> 0,95
> 0,95
> 0,9
> 0,9
> 0,95
> 0,95
> 80
> 80
100
100
 2,0 mW pour 1000 lumen
 0,01 mW pour 1000 lumen
< 5 mg
0 mg
25
manière pratiquement illimitée, les moins
bonnes atteignent tout juste 3000 commutations (facteur 300). Les chiffres du tableau
9 sont indiqués de manière simplifiée pour
des raisons de compréhension: au lieu de
3000 (en 2009), la norme indique «= moitié
de la durée de vie» ou «= durée de vie»
avec un critère de 6000 heures en 2013.
Le temps d’allumage désigne la durée
qui va de l’actionnement de l’interrupteur
à la première diffusion de lumière de la
lampe. Pour une lampe économique «Modèle 2009», il faut donc 2 secondes avant
que la source lumineuse ne s’éclaire.
Temps de démarrage: Durée qui suit le
temps d’allumage jusqu’à ce que 60 % de
la diffusion lumineuse maximale soit disponible. Comme le démarrage est logarithmique, la durée est égale à plusieurs fois
60 % de temps de démarrage jusqu’à
100 % de diffusion lumineuse. Pour les
lampes économiques, cela peut durer
jusqu’à 15 minutes. L’œil humain perçoit
toutefois à peine le changement entre
60 % et 100 %. Les lampes économiques
avec amalgame ont besoin d’encore plus
de temps pour devenir plus lumineuses.
L’amalgame se trouve surtout dans les
lampes économiques ayant la même forme
que les lampes à incandescence, dans les
spots économiques et dans les lampes économiques miniatures pour augmenter la
stabilité de commutation et la durée de vie.
Les critères «Temps de démarrage» et
«Nombre de cycles de commutation» sont
opposés d’un point de vue technique.
C’est au consommateur de trouver le
meilleur équilibre lors de l’achat.
Facteur de conservation du flux lumineux: Tous les types de lampes perdent en
puissance lumineuse avec le temps, le flux
lumineux diminue. Avec le facteur de
conservation du flux lumineux, on définit
le pourcentage de lumière par rapport à la
valeur initiale après 2000 heures, respectivement 6000 heures. Cette valeur va jouer
un rôle important en particulier pour les
lampes LED à très longue durée de vie.
Facteur de puissance: Grandeur électrique qui indique le rapport entre la puissance active et la puissance apparente.
Pour les consommateurs, cette valeur a
peu d’importance, mais c’est le chiffre caractéristique pour l’évaluation de la qualité
technique du produit et de la pollution du
réseau qui y est liée. Que les lampes économiques inférieures à 25 watts puissent indiquer un facteur de puissance de 0,5 est
très problématique du point de vue de l’ingénieur et ne peut être expliqué que d’un
point de vue économique.
Rendu des couleurs: Il indique la qualité
de la lumière. L’indice de rendu des couleurs est toutefois une définition relativement superficielle pour la qualité de la lumière. Même avec une valeur de 80, et
suivant le contexte chromatique, l’impression subjective peut être faussée. Une évaluation plus exacte du rendu des couleurs
est uniquement possible en considérant
l’ensemble du spectre visible. Cet aspect
revêt une grande importance surtout pour
la technologie LED.
Température de couleur: Aucune spécification n’est donnée concernant ce
point. En effet, une température de couleur comprise entre 2500 et 3000 kelvins
est caractérisée par blanc chaud, le blanc
lumière du jour se situant à 6500 kelvins.
Avec les lampes économiques et les LED,
toutes les températures de couleur (p. ex. le
blanc neutre de 4000 kelvins) peuvent être
générées, les lampes à incandescence et
halogènes étant toujours blanc chaud.
Rayonnement ultraviolet: Les mêmes
exigences s’appliquent à tous les types de
lampes. Pour les LED, le pourcentage UV
de la lumière est significativement plus
faible que pour toutes les autres lampes.
Par conséquent, les LED sont très intéressantes pour l’éclairage des musées et des
magasins.
Mercure: La valeur de 5,0 mg de mercure par lampe économique est définie par
la directive européenne 2002/95/CE RoHS
destinée à limiter l’utilisation de certaines
substances dangereuses dans les appareils
électriques et électroniques (RoHS: Restriction (of the use of certain) hazardous substances). Sans mercure, une lampe économique ne peut pas fonctionner. Mais la
quantité de mercure pouvant être réduite,
la plus faible teneur en mercure d’une
lampe économique est de 1,2 mg environ.
26
Contribution de l’interdiction des
lampes à incandescence à l’économie
d’énergie
Quels effets doit-on attendre de l’interdiction des lampes à incandescence sur la
consommation énergétique? Grâce à la
position quasi monopolistique des géants
des lampes Osram et Philips, un bilan relativement précis peut être dressé au moyen
des statistiques de la branche (Ill. 26).
De 1998 à 2006: Forte augmentation de
la consommation énergétique pour l’éclairage domestique, dont l’élément déclenchant fut le «boom de l’halogène» où pratiquement aucune lampe à incandescence
traditionnelle n’a été remplacée, les lampes
halogènes sont arrivées sur le marché
comme source lumineuse supplémentaire.
De 2009 à 2012: Mise en place de l’interdiction des lampes à incandescence,
partie 1. Seule la vente de lampes des
classes d’efficacité A à D est encore autorisée, celle des classes F à G sont interdites à
la vente. Fin 2011, cette première étape a
pratiquement été achevée. Selon la législation, le retrait des lampes à incandescence
est prévu pour septembre 2012. Cette première étape de l’interdiction des lampes à
incandescence a entraîné une économie
d’énergie d’environ 300 GWh/an par rapport à 2006, si on y ajoute le peu de ce qui
restera des lampes à incandescence de
2012. Economie d’énergie relative à la
consommation électrique totale en Suisse:
environ 0,5 % (en 2006).
Jusqu’en 2016: Mise en place de l’interdiction des lampes à incandescence, deuxième partie: seule la vente de lampes des
classes A et B est autorisée, à savoir des
lampes économiques et LED ainsi que
quelques lampes halogènes. Les classes C à
G sont interdites. Economie: 950 GWh/an
prévus en 2012. Cette économie n’est cependant possible que si les spots sont également inclus dans l’interdiction, ce qui a
certes été planifié en 2011, mais n’est pas
encore en vigueur.
Après 2016: Une augmentation de l’efficacité des lampes de la classe A de 30 %
est possible avec la technologie LED. La définition d’une classe A+ et éventuellement
d’une classe A++ serait judicieuse. On
pourrait encore économiser 300 GWh/an.
Mais les capacités de réduction de la
consommation des ménages grâce à des
moyens technologiques semblent toutefois
atteintes.
Campagne d’économie d’énergie au
Japon
Pour les Japonais, la peur de la contamination par le nucléaire de leur pays et le ren-
Consommation d’énergie pour l’éclairage dans les ménages de Suisse selon les classes d’efficacité
2030 GWh/a
160 GWh/a
1510 GWh/a
530 GWh/a
A+ (LED)
1840 GWh/a
1750 GWh/a
A+B (lampes économiques)
C+D (halogènes)
280 GWh/a
320 GWh/a
E (lampes à incandescence)
F+G (lampes à incandescence)
880 GWh/a
800 GWh/a
1310
GWh/a
Illustration 26:
Evolution de la
consommation
d’énergie pour
l’éclairage dans les
ménages suisses.
1290
GWh/a
1280
GWh/a
500 GWh/a
650 GWh/a
120 GWh/a
1998
2006
2010
Prévision 2011
Prévision 2016 Objectif après 2016
27
forcement des contrôles des denrées alimentaires liés à la catastrophe de Fukushima signifient que l’électricité doit être
strictement rationnée. En fait, le thème des
économies d’énergie ne semble pas encore
bien ancré dans les mentalités de nombreux Japonais et ce changement radical
dépasse plus d’un habitant du pays. Les infographistes proposent comme solution à
ce problème des illustrations qui représentent surtout des lampes à incandescence.
2.3
Norme SIA 380/4
En Suisse, la SIA (Société suisse des ingénieurs et des architectes) est compétente
pour les normes dans le génie civil et le
bâtiment. L’une des quatre commissions
normatives par secteur est la Commission
pour les normes des installations et de
l’énergie dans le bâtiment (KGE). La KGE
dirige et coordonne toutes les normes
dans ce domaine, avec entre autres la
norme SIA 380/4 (L’énergie électrique
Illustration 27:
Campagne japonaise d’économie
d’électricité après la
catastrophe nucléaire de Fukushima en 2011.
28
dans le bâtiment). Cette norme SIA 380/4
occupe une place spéciale dans les normes
tant suisses qu’européennes. Lorsque la
norme est entrée en vigueur en 1995, elle
n’avait pas d’équivalent dans l’ensemble
de l’Europe. Cela n’a changé que 10 ans
plus tard avec la mise en place de la directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments EPBD: Energy Performance of Buildings Directive. Le rôle
précurseur de la Suisse dans ce domaine
présente plusieurs avantages: tout
d’abord, les pays européens sont tenus
d’appliquer une norme déjà existante en
Europe et de ne pas en développer
d’autres. Comme la norme SIA 380/4 est
née bien avant l’EPBD, elle peut continuer
à être utilisée et améliorée sans porter atteinte aux conventions européennes. Ceci
est un grand plus dans la question de la
mise en œuvre. Avec la SIA 380/4, la procédure et le modèle de calcul sont plus
clairement orientés vers la pratique que les
nombreuses normes couvrant d’autres
normes européennes concernant le thème
de «L’énergie électrique dans le bâtiment».
But et objectif de la norme
Parmi la collection de normes de la SIA,
figure également la norme SIA 380/4,
«L’énergie électrique dans le bâtiment»,
dont la préface stipule: «La norme SIA
380/4 L’Energie électrique dans le bâtiment a pour but une utilisation rationnelle
de l’électricité dans les bâtiments et les installations et souhaite, en tant qu’aide à la
conception, contribuer à optimiser la
consommation d’électricité des bâtiments
neufs et rénovés. Elle définit les paramètres qui prévalent et établit une description standard des besoins en électricité».
La norme comprend quatre chapitres:
Compréhension (explication des termes)
Procédure (tâches des participants)
Méthode de calcul pour les besoins de
puissance et d’énergie électriques
Exigences concernant les installations
d’éclairage ainsi que les installations de
ventilation et de conditionnement d’air
Compréhension
Les termes les plus importants dans la
norme SIA 380/4 sont:
Consommation électrique (MWh/an):
Consommation d’énergie électrique d’un
bâtiment ou d’une installation, mesurée
sur une année.
Besoin en électricité (MWh/an): Besoin
en énergie électrique d’un bâtiment, de
différentes exploitations, de locaux et d’appareils installés, calculé pour une année.
Besoin spécifique en électricité (kWh/
m2): Besoin annuel en électricité de la surface nette des bâtiments, exploitations et
locaux.
Partie indice énergétique Eclairage
(MJ/m2): Besoin en électricité de la surface
de référence énergétique (de l’ensemble
du bâtiment) (1 kWh = 3,6 MJ).
Schweizer Norm
Norme suisse
Norma svizzera
520 380/4
SIA 380/4:2006 Bauwesen
EINGETRAGENE NORM DER SCHWEIZERISCHEN NORMEN-VEREINIGUNG SNV NORME ENREGISTRÉE DE L’ASSOCIATION SUISSE DE NORMALISATION
Ersetzt den technischen Teil der Empfehlung SIA 380/4, Ausgabe 1995
Illustration 28:
Extrait de la page
de garde de la
norme SIA 380/4.
380/4
Elektrische Energie im Hochbau
L’énergie électrique dans le bâtiment, L’energia elettrica nell’edilizia
29
Surface au sol (m2): Surface brute y
compris les murs et les surfaces de construction.
Surface nette (m2): Surface utile, pouvant être louée ou éclairée sans les murs et
les surfaces de construction.
Surface de référence énergétique
(m2): Somme de toutes les surfaces au sol
chauffées ou climatisées dans un bâtiment.
Dans les bâtiments sans parking, la surface
nette est d’environ 90 % de la surface de
référence énergétique.
Les valeurs limites (kWh/m2) doivent
être respectées pour les nouveaux bâtiments et posées comme objectifs pour les
bâtiments à transformer. En effet, elles correspondent à l’état de l’art et sont économiques.
Les valeurs cibles (kWh/an) doivent être
posées comme objectif pour les nouveaux
bâtiments: elles sont obtenues en combinant de manière optimale les meilleurs produits disponibles sur le marché.
Les valeurs de projet (kWh/m2) sont les
valeurs de consommation énergétique obtenues avec la méthode de calcul contenue
dans la norme.
Exigences du système: Exigences concernant les besoins en électricité de l’ensemble du bâtiment. Pour une évaluation
effectuée à l’aide des exigences du système, la conception est libre quant à la sélection et à la combinaison des composants
(lampes, luminaires, réglages, agencement
de la pièce). Les installations, bonnes ou
mauvaises sur le plan énergétique, peuvent
se compenser par la pondération des surfaces. L’éclairage ne peut toutefois pas être
contrebalancé avec d’autres techniques
(p. ex. ventilation ou enveloppe du bâtiment).
Exigences individuelles: Exigences
concernant les luminaires composés de la
lampe, du dispositif de fonctionnement et
du luminaire lui-même. Pour les exigences
individuelles, il n’y a pas de possibilité de
compensation. Pour les éclairages, les exigences particulières s’appliquent uniquement en relation avec les directives concernant l’éclairement lumineux (conformément à la norme SN EN-12464).
Puissance électrique: Puissance moyenne absorbée par un luminaire (y c. le
dispositif de fonctionnement) en pleine
charge, en fonctionnement continu pendant un quart d’heure. L’addition de la
puissance de tous les luminaires installés
dans un local, une exploitation ou dans
l’ensemble d’un bâtiment définit la puissance installée. Comme il est rare que tous
les luminaires fonctionnent en même
temps, la puissance maximale mesurée est
en général plus faible que la puissance installée.
Heures à pleine charge: Pour un luminaire seul, non graduable, le nombre
d’heures à pleine charge correspond au
temps de fonctionnement (Illustration 29).
Comme tous les luminaires fonctionnent
rarement en même temps, il en résulte un
Puissance en watts
Heures à pleine charge
Puissance installée
Surface d'énergie équivalente
Puissance stand-by
Temps
7:00
18:00
Heures de fonctionnement
Illustration 29:
Définition des
heures à pleine
charge.
30
nombre d’heures de fonctionnement
moyen, estimé sur une exploitation ou sur
l’ensemble d’un bâtiment. Le nombre
d’heures à pleine charge est le rapport
entre le besoin énergétique et la puissance
installée. Le nombre d’heures à pleine
charge est donc en général plus faible que
le temps de fonctionnement effectif des
différents luminaires.
Indice du local: Quantifie le rapport
entre la surface des murs d’un local et la
surface au sol (Illustration 30). Plus l’indice
de la pièce est élevé, moins il faut installer
de lumière artificielle pour atteindre le niveau d’éclairage souhaité. Le pourcentage
de murs absorbant la lumière est plus petit
et les luminaires peuvent diffuser librement
la lumière dans le local. La valeur de l’indice
se situe dans la pratique entre 0,5 et 5.
Flux lumineux (lumen): Puissance de
rayonnement d’une source lumineuse, évaluée avec la sensibilité de l’œil humain à
des températures de couleur définies.
Eclairement lumineux (lux): Flux lumineux sur une surface définie, par exemple
sur la surface d’une table. Dans la norme
EN 12464 (Eclairage des lieux de travail
dans les espaces intérieurs), des éclairements lumineux moyens (valeurs de maintenance) sont énumérés pour les différentes tâches visuelles.
Les valeurs indicatives pour l’éclairement lumineux sont indiquées au point
2.4.
Valeur UGR: facteur qui mesure l’éblouissement. Rapport entre l’éblouissement
direct par des luminaires et la luminosité
AxB
k=
h x ( A + B)
Illustration 30:
Définition de l’indice du local.
A = largeur
générale de la pièce, respectivement l’intensité lumineuse en arrière-plan. Les valeurs UGR autorisées sont indiquées dans la
norme européenne EN 12464. La probabilité d’éblouissement est proportionnelle à
la valeur UGR. Le procédé UGR (Unified
Glare Rating, évaluation unifiée de
l’éblouissement) a été développé par la
Commission internationale de l’éclairage
(CIE) pour rendre disponible dans le monde
un système unifié d’évaluation de l’éblouissement. Contrairement au procédé Söllner,
qui évalue l’éblouissement par les luminaires seuls, la formule UGR est conçue
pour évaluer l’éblouissement d’une installation d’éclairage. La valeur UGR est une
valeur spécifique à un local, elle peut également servir de paramètre pour des luminaires si on prend pour base un local standard, à savoir une pièce de dimensions 12
m / 24 m / 3 m (longueur, largeur, hauteur).
Les valeurs du facteur d’éblouissement
sont indiquées au point 2.4.
Collaboration des participants
La planification de l’éclairage dans un bâtiment se déroule principalement en triangulaire: le maître d’ouvrage (client), l’architecte
et le concepteur d’éclairage (et planificateur-électricien). Tous les participants sont
responsables de l’efficacité de l’installation
d’éclairage. Dans la pratique, le processus
de planification d’éclairage se déroule souvent en plusieurs étapes. Ce qui a pour
conséquence que le planificateur-électricien
doit, à la fin du processus de conception,
éliminer les défauts des précédentes étapes
h = hauteur du point
lumineux
B = longueur
31
au moyen de réglages pour permettre un
éclairage efficient (Illustration 31). La planification de l’éclairage se fait dès le début
d’un projet:
Maître d’ouvrage: Il rédige des directives qui ne doivent pas être en contradiction, par exemple application du Standard
Minergie pour l’éclairage et décoration des
murs en velours noir. D’autres exigences de
conception et de fonctionnalité ainsi qu’une
pression des coûts non réaliste ne constituent pas de bonnes conditions pour un
éclairage efficient.
Architecte: La luminosité du local, mais
également les possibilités d’exploitation de
la lumière du jour sont entre les mains de
l’architecte et influencent fortement la
consommation d’énergie pour un éclairage
artificiel. Dans de nombreux projets architecturaux, les installations de protection
solaire (grands stores au lieu de lames
orientables) et les fabrications spéciales de
luminaires comme objets d’art constituent
des points particulièrement délicats.
Concepteur d’éclairage et planificateur-électricien: Il doit, si possible, définir
le choix des luminaires. En effet, les luminaires optimisés sur le plan technique diffusent en moyenne deux fois plus de lumière que les fabrications spéciales individuelles, ce qui agit directement sur la
consommation d’énergie. La régulation de
la lumière, correctement planifiée et montée, apporte énormément. Mais il n’est pas
rare que l’argent et le temps fassent défaut
pour une mise en œuvre professionnelle.
Le planificateur-électricien ou le
concepteur d’éclairage est la plupart du
temps compétent pour établir le justificatif
énergétique. Lorsque celui-ci ne satisfait
pas aux exigences, de simples corrections
sur l’installation ne suffisent souvent pas.
Seule la remise en question des souhaits du
maître d’ouvrage et de la conception archi-
Maître d’ouvrage
Conception de l’éclairage
Architecture
Bilan énergétique
Valeurs de planification
Illustration 31:
Collaboration optimale des intervenants au même niveau.
Exigences
Non: optimiser
Oui: exécuter
Eclairement lumineux
(lux)
Facteur de
planification
E x p
Puissance spécifique (W/m²) =
LP x
Efficacité lumineuse
lampe et ballast
LB x
R
Rendement normalisé
(LOR)
Facteur d’efficience des luminaires (LEF)
Utilance
Illustration 32:
Calcul de la puissance installée selon
la norme SIA 380/4.
32
tecturale peut encore améliorer l’efficacité
de celle-ci. Mais cela ne fonctionne qu’avec
une collaboration interdisciplinaire.
La puissance électrique de raccordement
de l’éclairage dans une pièce se calcule au
moyen de la formule de l’illustration 32.
L’unité W/m2 résulte du fait que l’éclairement lumineux peut être indiqué en lux
mais également en lumen/m2 et que l’unité
lumen/watt est utilisée pour l’efficacité lumineuse de la lampe. Les autres chiffres ne
sont pas dimensionnés. La formule est
également appelée «procédé de rendement» et constitue la base pour tous les
calculs lumineux, mêmes pour les simulations complexes avec les programmes
comme Relux et Dialux.
Les données concernant l’éclairement lumineux sont mentionnées dans la norme
SN EN 12464 (Eclairage des lieux de travail
intérieurs) pour chaque type de local (Tableau 19 page 41 et Tableau 22 page 45).
Un maître d’ouvrage en Suisse peut également définir des éclairements lumineux
plus élevés ou plus faibles que la norme.
En Allemagne, l’éclairement lumineux minimal pour les lieux de travail est fixé dans
une directive et est légalement exigé des
employés. Pour les éclairements lumineux
élevés, les exigences pour les utilisations
standard de locaux conformément à la
norme SIA 380/4 ne peuvent pas être
adaptées et l’augmentation de l’éclairement lumineux doit donc être compensée
par un éclairage efficient.
Types de
lampe
Tableau 10:
Classes CELMA pour
ballasts.
Puissances
des lampes (W)
Facteur de planification
Avec le facteur de planification, l’éclairement lumineux défini est augmenté pour
compenser le vieillissement et le salissement de l’éclairage pendant sa durée de
vie. La valeur 1,25 est établie comme valeur standard. Ce qui signifie qu’un éclairement lumineux de base (p. ex. 500 lux)
est augmenté de 25 % (à 625 lux) pour
garantir que l’éclairage fournisse encore
500 lux après plusieurs années de fonctionnement. Il existe également des arguments pour des facteurs de planification
plus élevés, de 1,5 par exemple, car le salissement et le vieillissement seraient en
réalité plus élevés. Ce à quoi il faut objecter qu’un facteur de conception augmenté
de 25 % entraîne une augmentation de la
consommation énergétique de 25 %, et
que donc une maintenance et un entretien
réguliers valent la peine. Pour les normes
SIA 380/4 et Minergie, les calculs sont effectués avec un facteur de planification de
1,25. Un facteur de planification plus élevé
doit être compensé par un éclairage plus
efficient.
Efficacité lumineuse de la lampe et
du ballast
Il est judicieux de formuler en commun
l’efficacité de la lampe et du ballast,
puisque les lampes (à l’exception des
lampes à incandescence) ne peuvent pas
du tout être exploitées sans ballast. Le Tableau 36 de la page 63 liste les lampes à
incandescence les plus utilisées avec l’efficacité lumineuse du système.
La qualité des ballasts est variable. Dans les
anciennes installations d’éclairage, les ballasts traditionnels ou magnétiques qui ont
une puissance dissipée allant jusqu’à 30 %
Classes CELMA, puissances du système (W)
A1
A2
A3
B1
B2
C
D
T8 (26 mm)
36
19
36
38
41
43
45
> 45
T8 (26 mm)
58
29,5
55
59
64
67
70
> 70
T5 (16 mm)
35
21
39
42
–
–
–
–
T5 (16 mm)
54
31,5
60
63
–
–
–
–
TC D/E
18
10,5
19
21
24
26
28
> 28
TC LE
55
32,5
61
65
–
–
–
–
33
de la puissance de la lampe sont encore
souvent utilisés. Dans les nouvelles installations, les ballasts électroniques, qui présentent significativement moins de perte,
sont utilisés. La CELMA (Fédération des associations nationales de fabricants de luminaires et de composants électrotechniques pour luminaires de l’Union européenne) classe les dispositifs de fonctionnement pour les lampes à fluorescence.
Un échantillon de plusieurs combinaisons
type lampe-ballast est représenté dans le
Tableau 10 selon la puissance des systèmes. Pour les nouvelles installations,
seuls les ballasts des classes A1 (graduables) et A2 (non graduables) sont utilisés aujourd’hui. La classification est mentionnée sur les appareils ou dans les catalogues.
La classe A1 désigne les ballasts électroniques graduables où l’exigence de puissance pour la variation est définie à 50 %
du flux lumineux.
Les classes A2 et A3 désignent les ballasts électroniques non graduables.
Lampes à
décharge
Plafonnier apparent
Plafonnier encastrable
Downlight
Luminaire suspendu
Luminaire sur pied
Spot
Luminaire de bureau
Applique
67 %
87 %
Les classes B1 et B2 désignent les ballasts
magnétiques à faibles pertes.
Les classes C et D désignent les ballasts
magnétiques traditionnels qui sont interdits pour les nouvelles installations depuis
2005.
Le rendement normalisé des luminaires et leur facteur d’efficacité
Dans l’expression «Rendement normalisé
des luminaires», il y a le terme «normalisé»
qui indique qu’il ne s’agit pas du rendement optique d’un luminaire. Le rendement optique indique plutôt les pertes effectives de la lumière dans le réflecteur.
Pour le rendement normalisé, les circonstances veulent que les lampes à fluorescence diffusent différentes quantités de
lumière selon leur échauffement. Ce fait
peut dans certains cas avoir pour conséquence un rendement normalisé de plus
de 100 %, par exemple lorsqu’une lampe
atteint un niveau plus efficace.
Le rendement normalisé est mesuré en
deux étapes: d’un côté, la lampe sans ré-
Lampes
fluorescentes
compactes
LED
Tubes
fluorescents
91 %
83 %
81 %
92 %
98 %
100 %
100 %
100 %
100 %
100 %
100 %
100 %
109 %
93 %
LED
(lm/W)
Tubes
fluorescents
(lm/W)
93 %
78 %
Lampes à
décharge
(lm/W)
Lampes
fluorescentes
compactes
(lm/W)
66 (35)
66 (35)
51 (35)
70 (50)
93 (50)
101 %
98 %
96 %
91 %
Plafonnier apparent
78
84 (55)
81
80 (55)
Downlight
77
Luminaire suspendu
55
84 (70)
Luminaire sur pied
59 (40)
66
72 (65)
Radiant
71 (40)
58
Luminaire de bureau
68 (35)
44
67 (55)
Applique
61 (50)
77 (65)
vert = meilleures valeurs par luminaire, entre parenthèses valeurs limites selon SIA
380/4
Tableau 11:
Meilleurs rendements normalisés
(LOR) de tous les luminaires certifiés
Minergie.
Tableau 12:
Meilleurs facteurs
d’efficacité des luminaires (LEF), désignés également par
efficacité lumineuse
de système, de tous
les luminaires certifiés Minergie.
34
flecteur et de l’autre l’ensemble du luminaire avec la lampe intégrée. Le rapport
des deux mesures donne le rendement
normalisé du luminaire, «light output ratio» (LOR). Le rendement normalisé (LOR)
est donc une grandeur dépendant du luminaire et de la lampe. Par conséquent,
même avec un réflecteur identique, le LOR
ne peut se transmettre d’une puissance de
lampe à l’autre. Le réflecteur peut donc
avoir un rendement normalisé de 87 %
avec une lampe de 28 watts par exemple
et de seulement 81 % avec une lampe de
54 watts, parce que la lampe de 54 watts
dégage plus de chaleur dans le luminaire,
ce qui diminue la quantité totale de lumière émise. Parce que le rendement normalisé dépend fortement du type de
lampe, cette valeur devrait être quantifiée
pour un luminaire avec toutes les lampes
possibles, ce qui est très laborieux et coûteux. Par conséquent, pour l’évaluation
énergétique, il convient de mieux prendre
en compte le facteur d’efficacité lumineuse combiné de tous les composants, à
savoir de la lampe, du ballast et du luminaire. Le LOR ne pouvant pas être défini
pour les luminaires LED, il est par conséquent indiqué avec 100 %.
Explications du tableau 12: A la question
de savoir quelle lampe convient le mieux à
Illustration 33:
Lumières en biais
comme solution
d’éclairage très
inefficace.
quel type de luminaire, la réponse est
(champs en vert):
LED: plafonniers, downlights
Tubes fluorescents: plafonniers, luminaires suspendus, appliques
Lampes fluorescentes compactes: luminaires sur pied et luminaires de table
Lampes à décharge: spots
Il est à noter que les LED se situent en première place dans deux catégories de luminaires souvent utilisés. Bientôt, les spots et
les luminaires de table pourraient atteindre
des valeurs maximales avec la technologie
LED. La comparaison des valeurs les plus
élevées avec les valeurs limites de la norme
SIA 380/4 indique le potentiel d’économies. Les valeurs limites ont été calculées
comme valeurs moyennes de tous les luminaires proposés (Source: Base de données
des luminaires Relux, version 2006). En
supposant que le pourcentage des luminaires vendus neufs correspond au cadre
des quantités de la base de données Minergie, il en résulte un potentiel d’économies de 34 % face à l’offre, ce qui correspond à une augmentation de l’efficacité
énergétique moyenne des luminaires de
53 à 81 lm/W. Cette comparaison repose
sur l’offre actuelle uniquement. Actuellement, nombre de luminaires anciens (et
35
inefficients) sont encore utilisés, le potentiel d’économie énergétique est donc
d’autant plus important. Sont à souligner
ici deux solutions particulièrement inefficaces concernant les luminaires.
Le verre mat rétro-éclairé a souvent un
rendement normalisé (LOR) inférieur à
30 %, ce qui correspond, même pour le
meilleur choix de lampes, à un facteur d’efficacité des luminaires de seulement 20 à
30 lm/W.
Les lumières frisantes (ou «lèche-mur»)
que l’on rencontre souvent dans les couloirs
des hôpitaux et des bureaux ont également
une efficience relative. C’est le plus souvent
seulement 10 % de la lumière produite qui
est diffusée dans le local, le reste est détruit,
noyé dans une fente étroite du plafond.
Utilance
L’utilance d’un local dépend du matériau
des surfaces environnantes et de leur couleur. Il ressort clairement du tableau 13
que les propriétés de réflexion, qui sont
décisives pour la luminosité dans le local,
sont très fortement déterminées par les
matériaux. Tandis qu’une couche de peinture blanc pur reflète plus de 80 % de la
lumière qui apparaît sur les murs ou le plafond, une couche rose ou bleu clair n'en
reflètera que 50 %. Pour les peintures
sombres (p. ex. cramoisi) ou les murs en
béton apparent, le facteur de réflexion
descend à 20 %. Le choix des matériaux et
la coloration influencent très fortement la
puissance installée nécessaire pour la lumière artificielle et les possibilités d’utilisation de la lumière du jour. Les espaces peuvent être distingués plus ou moins en trois
catégories (Tableau 14).
Pour le facteur de réflexion, il faut tenir
compte de l’ameublement, généralement
plus sombre que les murs, dans le calcul. Le
facteur de réflexion est d’environ 50 % pour
l’ameublement courant et les murs clairs.
Lorsque les murs et le plafond sont en
béton brut, ou dans d’autres matériaux
peu réfléchissants, la pièce est alors considérée comme sombre.
Les propriétés de réflexion du sol sont
moins pertinentes pour l’éclairement lumineux utile.
L’utilance d’un local dépend de deux
autres facteurs: la taille du local (définie
par l’indice du local) et la caractéristique
de rayonnement des luminaires. La comparaison des deux graphiques de l’illustration 34 montre la grande influence de la
luminosité du local et de l’orientation du
rayonnement des luminaires sur l’utilance.
Exemple: une pièce de dimensions 6 x 6 x
3 m possède un indice de local de 1.
Si le local est normalement clair et équipé
de luminaires au rayonnement plongeant
et direct, le local aura une utilance de plus
de 80 %, c’est-à-dire que 80 % de la lumière diffusée par le luminaire agit sur la
surface utile (Illustration 34, à gauche).
Si la pièce est sombre (béton brut ou matériaux similaires) et que des luminaires à
rayonnement indirects sont utilisés, l’utilance sera de seulement 25 % (Illustration
34, à droite).
Tableau 13:
Propriétés de réflexion des peintures
et matériaux.
Tableau 14:
Degrés de réflexion
des espaces entourés de locaux en relation avec la luminosité.
Peinture
Matériau
Degré de
réflexion
Blanc pur
Miroir, aluminium très supérieur à 80 %
brillant
Blanc
Plâtre, aluminium
éloxé
70 % à 80 %
Jaune clair
Aluminium/chrome/
cuivre poli, érable,
bouleau
60 % à 70 %
Blanc teinté
Panneaux de fibres de 50 % à 60 %
bois crème, nickel
hautement poli
Gris clair, rose, vert
clair, bleu clair
Calcaire, mortier clair,
crépi calcaire, marbre
poli
Gris moyen, rose,
vert clair, bleu clair
Chêne clair, contrepla- 30 % à 40 %
qué brut, grès
Brun
Ciment, béton brut,
granite
40 % à 50 %
20 % à 30 %
Bleu foncé, vert
Chêne foncé poli,
foncé, rouge foncé, brique rouge, tapis
gris foncé
sombre
10 % à 20 %
Velours (noir)
env. 1 %
Luminosité du
local
Locaux clairs
Plafond
Murs
Sol
80 %
50 %
30 %
Locaux normaux
70 %
50 %
20 %
Locaux sombres
30 %
30 %
10 %
36
Dans les locaux sombres, des luminaires à
rayonnement direct devraient être utilisés
pour que l’éclairage soit relativement efficient. Dans un local plus clair, le choix des
types de luminaires possibles est plus large.
Une combinaison de luminaires à rayonnement direct et indirect permet également
d’obtenir un éclairage efficient. Dans les
locaux normalement clairs et les locaux
clairs, l’utilance peut augmenter au-delà
de 100 %. Un mouvement perpétuel pour
l’éclairage? Non, l’utilance peut augmenter de plus de 100 % dans les locaux de
grande dimension ayant des plafonds
clairs, parce que ce n’est pas l’éclairement
lumineux des surfaces délimitant le local
qui est utilisé pour l’évaluation mais uniquement le sol (ou la surface d’une table).
Dans certaines circonstances, la lumière du
plafond se réfléchit sur le sol de manière si
intense que l’éclairement lumineux sera
plus élevé au sol qu’il ne le serait avec la
seule lumière directe du luminaire. Si tout
le local était utilisé comme surface d’évaluation, l’utilance ne pourrait naturellement jamais atteindre 100 %.
Exemple de calcul
La puissance installée pour un local se calcule selon la formule de l’illustration 32
avec la méthode de rendement. Pour donner un exemple, il faut que tous les paramètres soient les mêmes dans deux locaux
de comparaison, à l’exception de la luminosité et de l’orientation de rayonnement
des luminaires utilisés. Les utilances sont
indiquées sur l’illustration 34.
Résultat: A équipement égal avec la même
efficience de luminaires, un local sombre a
besoin de trois fois plus d’énergie qu’un
local clair (Tableau 15). Si le local sombre
est équipé de luminaires halogènes à la
place de luminaires efficients, l’exemple de
comparaison est extrême, mais très courant dans la pratique (Tableau 16).
Avec cet équipement, le local sombre a besoin, avec un facteur de 15, de plus d’énergie que le local clair.
Calcul des heures à pleine charge
L’utilisation de la lumière du jour dépend
de plusieurs facteurs. Pour le calcul selon
la norme SIA 380/4, il existe un modèle
simple qui donne une exactitude justifiable
pour les prévisions des heures à pleine
charge. Au niveau européen, avec la
norme EN 15193 (Evaluation énergétique
des bâtiments – Exigences énergétiques
pour l’éclairage), un modèle sensiblement
plus complexe a été élaboré, mais il sort du
cadre d’un projet d’éclairage. Le modèle
SIA de l’utilisation de la lumière du jour se
base sur 9 facteurs d’influence (Illustration
35).
Surfaces vitrées: Plus la surface vitrée
est grande, plus la lumière du jour peut
Rendement normalisé dans les locaux usuels
Rendement normalisé dans les locaux sombres
100%
100%
direct-profond
direct large
80%
80%
direct-indirect
60%
60%
indirect
Illustration 34:
Rendements normalisés dans un local
clair et dans un local sombre.
40%
40%
20%
20%
0%
0%
0
1
2
3
Indice du local
4
5
0
1
2
3
Indice du local
4
5
37
Local clair
Grandeur du local
Local sombre
6mx6mx3m
500 lux
Type de luminaire
1,25
Rayonnement direct
Type de lampe
Rayonnement indirect
Tube fluorescent
Efficacité lumineuse de la
lampe
90 lm/W
Rendement normalisé des
luminaires
80 %
Rendement normalisé du local
Calcul
80 %
25 %
10,9 W/m²
34,8 W/m²
(500 · 1,25) /
(90 · 0,8 · 0,8)
(500 · 1,25) /
(90 · 0,8 · 0,25)
Local usuel
Local sombre
Grandeur du local
Tableau 15:
Exemple de calcul 1
«Puissance installée».
6mx6mx3m
500 lux
Type de luminaire
1,25
Rayonnement direct
Rayonnement indirect
Tube fluorescent
Spot halogène
Efficacité lumineuse de la
lampe
90 lm/W
20 lm/W
Rendement normalisé des
luminaires
80 %
80 %
Rendement normalisé du local
80 %
25 %
10,9 W/m²
156,2 W/m²
(500 · 1,25) /
(90 · 0,8 · 0,8)
(500 · 1,25) /
(20 · 0,8 ·0,25)
Type de lampe
Calcul
Tableau 16:
Exemple de calcul 2
«Puissance installée».
Lanterneau
Rapport fenêtre /
surface du sol
Régulation de la lumière
Balcon
Linteau
Fenêtre
Luminosité du local
Protection solaire
Ombre projetée
Illustration 35:
Facteurs d’influence
de l’utilisation de la
lumière du jour selon la norme SIA
380/4.
38
remplacer un éclairage artificiel. Un rapport entre surface vitrée et sol supérieur à
35 % n’a pour résultat aucune réduction
supplémentaire de la lumière artificielle,
parce que les journées d’hiver et le mauvais
temps limitent l’utilisation de la lumière naturelle (Illustration 36).
Facteur de transmission du verre: Un
facteur de transmission avec un type de vitrage hautement isolant se situe à 70 %.
Un vitrage solaire (p. ex. en remplacement
des stores) indique des valeurs comprises
entre 10 % et 60 %. Les vitrages solaires
peuvent limiter la pénétration de la lumière
du jour de sorte que la lumière artificielle
est bien plus souvent nécessaire.
Linteau: Plus le linteau est bas, plus la
profondeur de pénétration de la lumière
du jour dans le local est faible. Pour les
pièces hautes (plus de 3,5 m), la hauteur
du linteau pèse moins dans la balance que
pour les pièces basses.
Lanterneaux: Les puits de lumière utilisent mieux la lumière du jour que les fenêtres de façade. Il existe plusieurs formes
de lanterneaux (globes d’éclairage, toiture
shed etc.). L’importance des lanterneaux
pour la pénétration de la lumière du jour
est difficile à quantifier. Dit plus simplement, le gain solaire escompté peut être
doublé par rapport aux fenêtres en façade.
Il faut accorder une attention particulière
aux protections solaires (éblouissement,
pénétration de la chaleur).
Réflexion dans le local: La luminosité
normale d’un local correspond aux degrés
de réflexion dans la plupart des programmes de simulation courants. Plafond:
70 %, murs: 50 %, sols: 20 %. Les locaux
clairs sont blancs, à part le mobilier et le
revêtement de sol. Les locaux sombres sont
par exemple en béton brut ou dans des
couleurs sombres (rouge, bleu, noir).
Protection solaire: Une protection optimale contre le soleil (niveau de qualité 1)
intercepte le rayonnement direct du soleil
mais réduit peu l’utilisation de la lumière
du jour avec par exemple des stores à lamelles extérieurs. Les stores en tissu et les
volets roulants situés à l’intérieur offrent
une protection solaire insuffisante et gênent considérablement l’utilisation de la
lumière du jour (niveau de qualité 3).
Profondeur du balcon: Un balcon en
saillie a le même effet qu’un linteau de fenêtre, à savoir qu’il réduit la profondeur de
Heures à pleine charge par jour
12
10
g
Ré
ion
t
ula
8
de
la l
uj
ed
ièr
um
6
Encle
nche
men
prof
t ma
onde
nue
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balco l,
En
n2m
cle
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nc
lux
Ré
he
me
gu
nt
la
tio
ma
n
nu
de
el
50
la
0l
lu
ux
m
iè
re
du
jo
ur
50
0
lu
x
00
r1
ou
4
lux
Illustration 36:
Heures à pleine
charge d’un éclairage par jour en relation avec le rapport verre contre
surface du sol (4
exemples).
2
0
5%
10%
15%
20%
25%
30%
Verre contre surface du sol
35%
39
pénétration de la lumière du jour. Pour les
linteaux ou les balcons, le plus grand facteur d’influence sera utilisé dans le modèle
de calcul.
Angle de correction: Les bâtiments environnants situés à une faible distance réduisent la pénétration de la lumière du
jour. L’angle de correction est obtenu à partir de la distance entre les bâtiments et de
la hauteur du bâtiment voisin par rapport
au lieu de l’observateur. Exemple: distance
entre bâtiments: 10 m, différence de hauteur du bâtiment: 6 m, ce qui donne un
angle de correction de 30 % et une réduction de la lumière du jour de 20 %.
Régulation de la lumière: Meilleures
sont les conditions cadres ci-dessus, plus la
régulation de la lumière est possible. La régulation idéale de la lumière combine parfaitement le pourcentage en lumière du
jour avec la lumière artificielle supplémentaire nécessaire, de sorte que la même
quantité de lumière soit toujours présente
dans la pièce. La régulation de lumière optimale n’existe pas, car les capteurs réagissent en retard, sont souvent mal placés ou
ne sont pas correctement réglés. Par
ailleurs, les régulateurs de lumière possèdent également leur propre consommation
d’électricité. Même dans le cas d’une planification et d’une exécution optimales, la
norme SIA 380/4 prend en compte le fait
que l’équilibre entre lumière du jour et lumière artificielle n’est pas toujours idéal. La
norme SIA 380/4 pondère, dans ses modèles de calcul, la pénétration de la lumière
du jour, ce qui est plus faible que les valeurs
obtenues avec les programmes complexes
de simulation, mais bien plus proche de la
réalité.
Calcul des besoins en énergie et bilan
énergétique
Pour chaque luminaire dans les bâtiments,
le besoin énergétique est calculé en tant
que produit de la puissance installée et du
nombre d’heures à pleine charge. Pour
garder une vue d’ensemble, les valeurs de
consommation énergétique des luminaires
sont différenciées selon le type de luminaires, les locaux et l’utilisation des locaux
et évaluées sur l’ensemble du bâtiment. Il
s’avère utile de donner des couleurs différentes aux utilisations des locaux (Illustration 37). La différenciation des locaux selon leur utilisation peut être appliquée de
manière relativement large. Généralement, trois à six utilisations différentes par
bâtiment sont suffisantes. Le bilan énergétique conforme à la norme SIA 380/4 (représentation standardisée des besoins en
électricité) comprend les puissances, les
heures à pleine charge et les valeurs des
besoins énergétiques des différents
groupes de locaux, classés par utilisation.
Les valeurs des luminaires et des locaux ne
sont pas représentées (Tableau 17).
Evaluation des besoins énergétiques
Les valeurs calculées pour les besoins énergétiques (Tableau 17) des différents locaux
selon leur utilisation (valeurs du projet)
sont converties en valeurs spécifiques pour
les surfaces et comparées aux exigences.
Ces exigences sont définies comme valeurs limites et valeurs cibles et sont indiquées non pas pour tout un bâtiment mais
pour les différentes utilisations dans le bâtiment (Tableau 18). A partir des valeurs
d’exigence, les différentes utilisations sont
pondérées selon les surfaces puis l’exigence sera estimée pour l’ensemble du
bâtiment. Les valeurs d’exigence pour les
utilisations sont également déterminées à
partir de la taille de chaque local et des
possibilités d’utilisation de la lumière du
jour. En principe, les valeurs limites et les
valeurs cibles s’obtiennent en dotant le bâtiment réel de composants compatibles
avec la valeur cible, respectivement la valeur limite. Pour éviter des calculs complexes, le calcul s’effectue à l’aide de locaux représentatifs de tous les autres locaux ayant la même utilisation. Pour faciliter les calculs, l’utilisation d’un programme
informatique est recommandée.
Exemple: La valeur du projet estimée par
rapport aux surfaces dans le tableau 18 est
calculée comme suit:
Valeur du projet = (15 x 500 + 20 x 1000 +
15 x 500 + 5 x 500 + 2 x 500) / 3000 m² =
13 kWh/m². La valeur limite et la valeur
cible pour l’ensemble du bâtiment sont calculées de la même manière. Finalement,
40
c’est la valeur projet de l’ensemble du bâtiment qui est estimée. Dans l’exemple, celleci est de 13 kWh/m2 entre la valeur cible de
9 kWh/m2 et la valeur limite de 20 kWh/m2.
Utilisations standard
Afin que les valeurs du projet calculées
avec les exigences (valeur limite et valeur
cible) soient comparables, les utilisations
standard sont valables pour 45 utilisations
de pièces différentes (Tableaux 19 à 21).
Valeur limite et valeur cible SIA 380/4
Pour chaque utilisation standard, une valeur limite et une valeur cible sont calculées. Elles sont obtenues en multipliant la
puissance installée par le nombre d’heures
à pleine charge. Pour les puissances installées, les valeurs standard s’appliquent selon le tableau 19, pour les heures à pleine
charge ce sont celles du tableau 20.
Comme certaines conditions cadres diffèrent de bâtiment à bâtiment (p. ex. surfaces vitrées ou dimensions des locaux), les
Bureau
double
Bureau paysager
Bureau
double
Zone de passage
Asc.1
Asc.2
Cantine
Stock
Illustration 37:
Etage typique d’un
bâtiment, différencié selon les utilisations.
Luminaires
Groupe de locaux
Tableau 17:
Bilan énergétique
selon SIA 380/4
(Valeur du projet).
Surface
Utilisation
nette
(m2)
500 Bureau de
Bureau double
groupe
1er – 4e étage
Bureau paysager
1000 Bureau paysager
500 Cantine
Cantine du personnel
4e étage
Couloir sous-sol, rez500 Couloir
de-chaussée, étage
Stock, technique
500 Locaux annexes
Ensemble du bâti3000
ment
Puissance
installée
(kW)
10
Heures à pleine
charge
(h/a)
750
Besoin en
énergie
(MWh/a)
7,5
16
1250
20,0
7,5
1000
7,5
2,5
1000
2,5
2,0
38,0
500
1013
1,0
38,5
Utilisation
Surface
nette
(m2)
500 Bureau de
Bureau double
groupe
1er – 4e étage
Bureau paysager
1000 Bureau paysager
Cantine du personnel
500 Cantine
4e étage
Couloir sous-sol, rez500 Couloir
de-chaussée, étage
Stock, technique
500 Locaux annexes
Ensemble du bâti3000
ment
Valeur de
conception
(kWh/m2)
15
Valeur limite
(kWh/m2)
27
Valeur
cible
(kWh/m2)
9
20
31
16
15
11
6
5
15
3
2,
13
6
20
2
9
Groupe de locaux
Tableau 18:
Bilan énergétique
et comparaison des
valeurs du projet
avec les valeurs limites et cibles.
41
Utilisation standard
Chambre d’hôtel
Réception d’hôtel/lobby
Bureau individuel et de groupe
Bureau paysager
Salle de conférence
Hall des guichets/réception
Salle de classe
Salle des maîtres/Aire de détente
Bibliothèque (zone de lecture)
Bibliothèque (zone de rayonnage)
Salle de classe spécialisée
Vente meubles
Vente denrées alimentaires
Vente habitat+jardin
Supermarché (alimentaire/non alimentaire)
Commerce spécialisé / centre commercial
Bijouterie
Restaurant
Restaurant self-service
Cuisine de restaurant
Cuisine de restaurant self-service
Salle d’entretien
Salle polyvalente
Halle d’exposition
Chambre des patients
Local des infirmières
Salle de traitement
Production (travail grossier)
Production (travail fin)
Stockage, expédition
Salle de gymnastique (sport scolaire)
Salle de gymnastique (compétition)
Salle de fitness
Piscine couverte
Couloir
Couloir d’hôpital
Locaux annexes, stock/technique
Salle de bain (habitat)
WC
Douche/vestiaire
Parking souterrain (public)
Parking souterrain (privé)
Buanderie
Chambre frigorifique
Dimensions du local
Longueur Profondeur Hauteur
(m)
(m)
(m)
4
4
2,5
12
12
4
6
6
3
12
12
3
6
6
3
12
12
4
10
7
3
6
6
3
12
12
3
12
1,5
3
12
12
3
10
7
3
20
20
4
20
20
4
20
20
4
20
20
4
20
20
4
6
6
3
12
12
3
20
20
3
6
6
3
12
12
3
20
20
7
20
20
7
20
20
7
6
6
2,5
4
4
3
6
6
3
20
20
7
20
20
7
20
20
7
24
12
7
24
12
7
12
12
3
20
20
7
10
2
2,5
10
2
2,5
4
4
2,5
4
4
2,5
2
2
2,5
6
6
3
20
20
3
20
20
3
6
6
3
6
6
3
Tableau 19: Exigences standard SIA 380/4 pour déterminer les puissances installées. On
utilise des valeurs typiques pour les dimensions du local; dans le projet, il faudrait si possible utiliser les dimensions effectives pour chaque local typique.
Hauteur de
la surface
utilisée (m)
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
0,05
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
0,05
0,05
0,05
0,75
0,75
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
Eclairement
lumineux
(lx)
50
100
500
500
500
200
500
300
500
200
500
500
300
300
300
300
300
300
200
200
500
500
300
300
300
100
300
500
300
500
300
300
500
300
300
100
200
100
200
200
200
75
75
300
100
Eclairage
accentué
oui
oui
oui
oui
oui
oui
42
Chambre d’hôtel
Bureau paysager
Salle de classe
Bibliothèque (zone des rayonnages)
Vente meubles
Bijouterie
Restaurant
Salle d’entretien
Halle polyvalente
Salle d’examen
Halle de stockage, expédition
Salle de fitness
Piscine couverte
Couloir
Locaux annexes, stockage/technique
WC
Douche/vestiaire
Buanderie
Heures du
jour
(h)
1
11
11
11
6
11
10
11
11
10
10
10
11
11
11
11
11
11
6
7
7
9
6
11
11
11
11
11
11
11
11
10
10
10
10
11
11
4
11
11
10
11
11
7
1
Heures de
la nuit
(h)
3
5
1
1
1
1
1
1
4
4
4
4
4
5
5
5
5
5
4
4
4
4
5
4
4
3
Jours
par an
(d)
365
365
261
261
261
261
261
261
261
261
261
261
313
313
313
313
313
313
313
313
313
313
313
313
313
365
365
261
261
261
261
261
261
313
313
261
365
261
261
261
261
365
261
365
365
Heures
par an
(h)
1460
5840
2871
2871
1566
2871
2610
2871
2871
2610
2610
2610
3756
3756
3756
3756
3756
3756
3130
2191
3443
2817
3130
4695
4695
5840
5840
2871
4176
4176
4176
3654
3654
4382
4382
2871
5840
1044
2871
2871
3654
5475
2871
3650
365
Verre contre Type d’utilisurface du
sation
sol (%)
19 %
SN
17 %
SN
25 %
NP
13 %
NP
25 %
NP
17 %
SN
21 %
NP
25 %
NP
13 %
NP
0%
NP
13 %
NP
21 %
NP
10 %
SN
10 %
SN
10 %
SN
10 %
SN
10 %
SN
25 %
SN
13 %
NP
8%
NP
25 %
SN
13 %
SN
0%
SN
18 %
SN
11 %
SN
21 %
SN
38 %
SN
25 %
SN
18 %
NP
18 %
NP
11 %
NP
29 %
NP
29 %
NP
13 %
NP
18 %
NP
13 %
SP
13 %
SN
6%
SP
6%
SP
13 %
SP
5%
SP
2%
SP
8%
SP
5%
SP
0%
SP
Tableau 20: Exigences standard de la norme SIA 380/4 pour déterminer les heures à pleine charge. Lors des utilisations standard pour le calcul des heures à pleine charge, on se base sur les valeurs typiques pour le rapport
entre les vitrages et la surface du sol. Dans la mesure du possible, il faudrait utiliser les valeurs effectives du projet pour chaque pièce typique. NP: Utilisation normale, SN: Utilisation sensible, SP: Utilisation sporadique
43
Chambre d’hôtel
Bureau paysager
Salle de classe
Bibliothèque (zone des rayonnages)
Vente meubles
Bijouterie
Restaurant
Salle d’entretien
Salle polyvalente
Salle de traitement
Stockage, expédition
Salle de fitness
Piscine couverte
Couloir
Locaux annexes, stockage/technique
WC
Douche/vestiaire
Buanderie
Tableau 21: Valeur limite et valeur cible selon les utilisations standard, classées selon
la norme SIA 380/4.
Valeur limite SIA 380/4
Puissance
installée
(W/m²)
3,0
4,5
16,0
12,5
16,0
8,5
14,0
11,5
12,5
13,5
12,5
14,0
15,5
21,5
21,5
27,5
33,5
43,0
7,0
6,0
16,0
12,5
11,0
11,0
11,0
5,0
16,5
18,0
11,0
14,5
11,5
12,5
17,0
10,0
11,5
7,0
12,5
6,5
11,0
15,0
10,0
3,0
3,0
13,0
5,5
Heures à
pleine charge
(h/a)
1350
3600
1700
2450
900
1500
1700
1400
2450
2600
2250
1700
3150
3150
3150
3150
3150
2000
2550
1900
2550
2400
3150
3250
4050
4700
3800
1700
2950
3350
3600
2200
2300
3650
3050
2200
5150
950
2700
2350
3500
5450
2300
3550
350
Besoins en
électricité
(kWh/m²)
4
16
27
31
14
13
24
16
31
35
28
24
49
68
68
87
106
86
18
11
41
30
35
36
45
24
63
31
32
49
41
28
39
37
35
15
64
6
30
35
35
16
7
46
2
Valeur cible SIA 380/4
Puissance
installée
(W/m²)
2,0
3,0
11,5
9,0
11,5
5,5
10,5
8,0
9,0
9,0
9,0
10,5
9,5
12,5
12,5
15,5
18,5
24,0
4,5
4,0
11,5
9,0
7,5
7,5
7,5
3,5
11,5
13,0
7,5
11,0
8,0
8,5
12,5
7,0
8,0
4,5
8,5
4,0
7,5
10,0
6,5
2,0
2,0
9,0
3,5
Heures à
pleine charge
(h/a)
1200
2550
800
1800
450
850
950
500
1800
2100
1600
950
2850
2850
2850
2850
2850
1050
1750
1400
2050
2200
3150
2600
3700
3000
2650
1000
1950
2400
2700
1200
1350
2600
1950
750
4100
500
1500
1000
2050
3250
1200
2100
200
Besoins en
électricité
(kWh/m²)
2
8
9
16
5
5
10
4
16
19
14
10
27
36
36
44
53
25
8
6
24
20
24
20
28
11
30
13
15
26
22
10
17
18
16
3
35
2
11
10
13
7
2
19
1
44
valeurs limite et cible dans un bâtiment
quelconque sont celles découlant du tableau 21.
2.4
tères de la planification d’éclairage au
moyen du confort visuel, de la performance visuelle et de la sécurité. L’éclairement lumineux, l’uniformité, la différence
entre tâches visuelles directes et environnement, la luminance et les rapports de
contraste etc. sont également décrits.
L’éblouissement et les moyens d’éviter
l’éblouissement physiologique et psychologique constituent des thèmes centraux.
Le diagramme de Söllner donne des indications sur les précautions particulières à
prendre pour éviter l’éblouissement si l’axe
de vision est au-dessus de l’horizontale (Illustration 39). Il montre l’évaluation d’un
luminaire indépendamment de sa position. Les critères limites qui s’y rapportent
Euronorme EN 12464
Norme de base SN EN 12464
Tandis que la norme SIA 380/4 décrit et
évalue les exigences énergétiques, la
norme EN 12464 fait foi pour les aspects
d’éclairagisme. La norme SN EN 12464-1
«Lumière et éclairage – Eclairage des lieux
de travail – Partie 1: Lieux de travail intérieurs» constitue la norme principale de
base pour les applications lumineuses (SN
= norme suisse, EN = norme européenne).
Cette norme décrit principalement les cri-
EN 12464-1
NORME EUROPÉENNE
EUROPÄISCHE NORM
EUROPEAN STANDARD
Juin 2011
ICS 91.160.10
Remplace EN 12464-1:2002
Version Française
Illustration 38:
Illustration de couverture de la norme
EN 12464.
Lumière et éclairage - Eclairage des lieux de travail - Partie 1:
Lieux de travail intérieurs
Licht und Beleuchtung - Beleuchtung von Arbeitsstätten Teil 1: Arbeitsstätten in Innenräumen
Light and lighting - Lighting of work places - Part 1: Indoor
work places
Qualification
de la qualité
A
n
g
l
e
Eclairement lumineux [lx]
1000
2000
A
B
D
E
A
1
2
3
750
1500
500
1000
750
<=300
500
2000
500
1000
<=300
1000
2000
<=300
500
<=300
85
a
8h
6
5
4
75
3
65
2
55
Illustration 39: Procédé de courbes limites selon Söllner
(Diagramme de
Söllner).
45
2
10
C0
2
3
4
5 6
8 10
3
2
3
4
5 6
8 10
4
1
2
3
4
5 6
L [cd/m]
45
Utilisations
Eclairement lumineux (lux)
Salle d’opération
1000
Bureau, salle de conférence, salle de
classe, auditoire, salle de gymnastique
(compétition), cuisine, salle de traitement, atelier (travail fin)
500
Salle des maîtres, vente (sans éclairage
accentué), salle polyvalente, local des
infirmières, atelier (travail grossier),
salle de gymnastique (sport scolaire)
300
Hall des guichets, bibliothèque, restaurant, cantine, cages d’escalier, couloirs
(hôpital), WC, vestiaires
200
Chambre des patients (sans examen),
couloirs, locaux annexes
100
Parking souterrain
75
Habitat, chambre d’hôtel
50
Utilisations
UGR
Travaux très fins
inférieur à 16
Bureau, salle de classe, chambre des
patients
inférieur à 19
Vente, restaurant, salle de gymnastique
inférieur à 22
Couloir, WC, parking souterrain, locaux annexes
inférieur à 25
Domaine extérieur
supérieur à 25
Valeur
limite
UGR
Classe de Evaluation
qualité
LiTG/CIE
DIN 5035-1
16
A/A
19
1/B
22
2/C
25
3/D
28
–/E
Genre de travail
Eblouissement Tâche nécessitant une
entre absent
très grande acuité viet perceptible suelle
Tâche nécessitant une
grande acuité visuelle
Eblouissement Tâche nécessitant une
perceptible
acuité visuelle moyenne
Tâche nécessitant une
faible acuité visuelle
Eblouissement
entre perceptible et dérangeant
Postes de travail non
occupés en permanence pour des tâches
ne nécessitant pas une
grande acuité visuelle
sont définis dans la norme DIN 5031-1
«Eclairage avec la lumière artificielle».
Dans la normalisation, le procédé UGR relève du diagramme de Söllner. L’UGR
(«Unified Glare Rating») est un indice développé par la Commission internationale
de l’éclairage (CIE) pour l’harmonisation
mondiale de l’évaluation de l’éblouissement. Grâce à cet indice, les luminaires
sont évalués de manière combinée avec le
local ainsi que la présence et la quantité
d’éblouissement («lieu de l’observateur»).
Et cela, en fonction du lieu de l’observateur. Même un luminaire considéré comme
éblouissant selon le procédé des courbes
limites de Söllner peut, s’il est correctement placé dans le local, ne pas être
éblouissant pour un observateur.
Le procédé des courbes limites a été restreint par la structure du local. Mais le procédé UGR est également soumis à des restrictions de validité. Ces limites du procédé
UGR sont à respecter en particulier en cas
de:
Luminaires à pourcentage indirect élevé
(pourcentage indirect supérieur à 65 %)
Grandes sources lumineuses et plafonds
lumineux (angle de la pièce supérieur à 0,1
sr, «Sr» signifiant stéradian).
Ces limites se justifient par l’influence de la
luminance relative aux dimensions de la
source d’éblouissement sur les capacités
d’adaptation de l’œil. Ce qui fait que l’influence de la luminance de fond, qui représente une grandeur importante dans la
formule UGR, diminue avec l’éblouissement.
Comme aucune notion de taille réelle de
luminaire n’est liée à la limite supérieure
pour le champ d’application du procédé
UGR de 0,1 sr et donc à la limite inférieure
pour le traitement de plus grandes sources
lumineuses, le comité de la CIE 3.01 «Glare
from small and large sources» propose de
définir les luminaires de grande taille par
une extension de plus de 1,5 m². Comme
alternative, une couverture du plafond
avec des luminaires (Ceiling coverage,
«CC») de CC supérieur à 0,15 est proposée comme limite inférieure pour les
grandes sources lumineuses. CC corres-
Tableau 22:
Eclairements lumineux selon la norme
SN EN 12464.
Tableau 23:
Indice d’éblouissement recommandé
selon la norme SN
EN 12464 (valeurs
UGR).
Tableau 24:
La définition des limites d’éblouissement visuel repose
sur la satisfaction
de 2/3 des utilisateurs.
LiTG = Lichttechnische Gesellschaft
CIE = Commission
Internationale de
l’Eclairage
DIN = Deutsches Institut für Normung
46
pond au pourcentage de la surface de luminaires éclairants par rapport à la surface
totale du plafond. L’éblouissement ne dépend pas que de la taille des sources lumineuses mais également, dans une moindre
mesure, de leur position, de l’angle de la
pièce ou de la luminance de fond. Il est
donc justifié de définir l’éblouissement des
sources lumineuses de grande taille par
l’évaluation de leur luminance et de limiter
cette dernière par la fixation d’une valeur
maximale autorisée. La norme DIN 5035
recommande une valeur limite de 500 cd/
m2. Pour les postes de travail informatisés,
écrans compris, la nouvelle norme SN EN
12464-1 va jusqu’à une luminance de
3000 cd/m2 couvrant tous les luminaires
présents dans un local.
Très petites sources lumineuses (angle de
la pièce inférieur à 0,0003 sr)
Conformément à la loi Riccoschem, en
dessous de la représentation de la source
lumineuse inférieure à une certaine grandeur, la sensation lumineuse n’est plus définie par la luminance mais directement
par l’éclairement lumineux produit sur la
zone de la pupille.
Cet éblouissement peut aussi bien se produire dans des locaux bas de plafond que
dans des locaux hauts de plafond. Dans les
locaux bas de plafond, il peut être produit
par des angles d’observation plats, dans
les pièces hautes par l’observation directe
des lampes ayant des flux lumineux élevés.
Les dérangements produits par l’éblouissement dans le processus visuel peuvent se
produire en tant qu’éblouissement psychologique ou physiologique sous forme
EUROPÄISCHE NORM
d’effet de voile ou de reflet. L’éblouissement psychologique est un trouble subjectif qui n’est pas lié à des anomalies de
contraste mesurables. En conclusion, la
plus grande attention doit être portée au
chapitre sur l’éblouissement et la limitation de ce dernier. Souvent, sur ce point
précis, la qualité lumineuse en elle-même
est négligée par ignorance et par ses répercutions sur les coûts.
Eclairage intérieur
Eclairement lumineux cylindrique:
Eclairement lumineux vertical comme base
de la communication et de la perceptibilité
visuelles.
Modélisation: Facteur pour la pondération entre lumière diffuse et dirigée.
Température de couleur: Dépend normalement de l’ambiance et de la position
géographique, peut toutefois varier au fil
du temps ou selon les tâches à effectuer.
Cet aspect est subjectif. Un autre aspect
intéressant est la gestion de la profondeur
de champ, qui fonctionne mieux dans la
zone de bleu au-dessus de 5300 K que
dans la zone de blanc chaud inférieure à
3300 K. Finalement, la température de
couleur peut être accordée à la couleur des
objets, pour obtenir d’une surface en bois
par exemple le caractère même du bois.
Rendu des couleurs: Le rendu des couleurs peut être essentiel pour classifier les
matériaux, découvrir les pigments de la
peau ou pour évaluer qualitativement les
produits. De même, il influence la performance visuelle et la sensation. Par conséquent, la lumière doit être de qualité et
EN 15193
EUROPEAN STANDARD
NORME EUROPÉENNE
September 2007
ICS 91.140.99; 91.160.10
Deutsche Fassung
Energetische Bewertung von Gebäuden - Energetische
Anforderungen an die Beleuchtung
Energy performance of buildings - Energy requirements for
lighting
Performance énergétique des bâtiments - Exigences
énergétiques pour l'éclairage
t
Illustration 40:
Norme européenne
pour l’évaluation
des bâtiments
(2007).
47
couvrir l’ensemble du spectre, et ne pas se
limiter aux couleurs sélectionnées.
Scintillement et effets stroboscopiques: Sont aujourd’hui considérablement supprimés en raison des ballasts installés. Dans le domaine industriel des
contrôles de matériaux et d’évaluation
qualité, les fréquences doivent cependant
être définies de manière précise,
puisqu’elles représentent également des
sources de danger justement dans la zone
de hautes fréquences. Dans un tunnel, les
fréquences de scintillement critiques sont
connues sous le nom de «flicker». L’action
de ces fréquences de scintillement doit être
réduite par la formation de groupes de luminaires et par des mesures de protection
pour les galeries. Les fréquences critiques
se situent entre 4 et 15 Hz.
Facteur de maintenance: Autrefois
connu sous le nom de «facteur de planification», ce facteur a été redéfini dans la
norme d’éclairage par le facteur de maintenance. Il est très vaste puisque différents
paramètres comme la maintenance du flux
lumineux des lampes, des luminaires, de la
durée de vie des lampes et des surfaces des
locaux définissent ensemble le facteur de
maintenance. Ce dernier désigne également la philosophie stipulant que la lumière n’est plus seulement le résultat d’une
lampe, mais plutôt d’un système global,
qui définit de manière ciblée et plus précisément les effets atteints dans l’espace sur
les surfaces et les luminaires utilisés. Le facteur de maintenance de 0,8 peut être utilisé pour les exigences Minergie, si on peut
partir du principe que ces locaux sont nettoyés au moins une fois par an. Le planificateur doit donc indiquer le facteur de
maintenance et les hypothèses correspondantes, définir le dispositif d’éclairage
conformément à la tâche visuelle et élaborer un plan de maintenance global compréhensible.
Exigences d’efficacité énergétique:
En raison des débats politiques concernant
l’avenir de la production énergétique, les
exigences d’efficacité et les économies
sont très actuelles. La norme européenne
SN EN 15193 («Evaluation de l’exigence
énergétique concernant l’éclairage dans
les bâtiments») est suffisamment large
pour admettre différents procédés de
calcul (méthode de calcul simple ou méthode de calcul et de mesure complexe. Les
comparaisons (étalonnage) n’étant pas
courantes, son utilisation est peu commune en Suisse. Il faut ajouter que l’exigence Minergie est validée par la norme
SIA 380/4 et peut être comparée.
La norme constitue une piste importante
en ce qui concerne l’utilisation de la lumière du jour qui connaît depuis peu une
vraie renaissance. Cette source gratuite de
la meilleure qualité lumineuse renferme un
potentiel d’économies sans pareil.
48
2.5
Standard Minergie
Minergie se définit lui-même comme un
standard de construction facultatif qui permet une utilisation rationnelle de l’énergie
et une mise en œuvre plus large des énergies renouvelables tout en assurant une
amélioration de la qualité de vie, une
meilleure compétitivité et une diminution
des atteintes à l’environnement. Atteindre
cet objectif n’est pas toujours facile dans la
pratique. C’est surtout dans le domaine de
l’éclairage des bâtiments utilitaires que de
plus en plus d’objets définis comme Minergie ne répondent pas à tous les critères du
label, soit au niveau de l’efficacité énergétique, soit au niveau du confort. A ce sujet,
la responsabilité de Minergie sera fortement sollicitée dans les prochaines années,
pour arrêter un déclin du label dû à une
fragilité et à des abus grandissants.
Chiffres (2011)
20 000 bâtiments certifiés – Bâtiments
d’habitation: 90 %, bâtiments utilitaires:
10 %.
Surface totale: 20 millions de m² – Bâtiments d’habitation: 55 %, bâtiments utilitaires: 45 %.
Constructions avec éclairage Minergie:
2000 bâtiments utilitaires avec 9 millions
de m2 de surface.
4 standards de bâtiments (combinables
entre eux): Minergie, Minergie-P, MinergieEco, Minergie-A
8 modules Minergie: Fenêtres, cheminées à bois, ventilation de confort, lumi-
naires, protection solaire, installations solaires thermiques, portes, constructions de
murs et de toits
Les valeurs Minergie (kWh/m2) sont obtenues à partir des calculs des valeurs limites et cibles de la norme SIA 380/4. Elles
ne sont valables que pour l’ensemble d’un
bâtiment.
Eclairage Minergie
L’éclairage Minergie distingue deux standards: le standard bâtiments et le label luminaires (module). Le standard bâtiments
émane de l’exigence système conforme à
la norme SIA 380/4. Tous les bâtiments (à
l’exception des bâtiments d’habitation)
doivent également satisfaire à l’exigence
supplémentaire concernant l’éclairage.
Cela vaut également pour tous les standards de bâtiments Minergie, Minergie-P,
Minergie-Eco et Minergie-A. L’exigence
pour l’éclairage Minergie se situe entre la
valeur limite et la valeur cible et est calculée selon la formule suivante:
Minergie = valeur cible + (valeur limite –
valeur cible) / 4 (Illustration 41).
Le label luminaires se base également sur
la norme SIA 380/4 et notamment sur les
exigences particulières. Là aussi, les exigences se situent entre valeur limite et valeur cible. Les luminaires Minergie facili-
3/4
valeur
limite
380/4
1/4
valeur
cible
380/4
Illustration 41:
Définition des exigences Minergie
pour l’éclairage
entre valeur limite
et valeur cible.
14,2%
13,1%
13,1%
Base de données Relux: 16 000 luminaires
(uniquement des lampes des classes
d’efficacité A+B, uniquement ballasts
électroniques)
10,6%
8,6%
6,7%
6,3%
7,0%
5,2%
4,2%
Illustration 42:
Interprétation de la
base de données
Relux selon les facteurs d’efficience
des luminaires.
3,9%
3,2%
0,7%
5
1,6%
0,4%
1,1%
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
0,1%
85 lumens/watts
49
tent la conception d’un éclairage Minergie, mais ne conditionnent pas l’obtention
du label bâtiment. Sans une conception
minutieuse, les luminaires Minergie ne garantissent pas un bon éclairage (Illustration
42).
Logiciel de calcul ReluxEnergy CH
Un éclairage Minergie ne peut pas être calculé à la main, c’est pourquoi un logiciel
de calcul est utilisé. Le justificatif est obtenu avec l’outil informatique Relux en six
étapes:
1ère étape: Données sur le bâtiment. Personnes responsables du projet, surface,
nouvelle construction ou rénovation, état
du projet, niveau d’exigence (valeur limite
SIA, valeur cible SIA, Minergie)
2e étape: Définition des locaux types.
Dimensions du local, classification suivant
les utilisations standard, définition des utilisations spéciales, utilisation de la lumière
du jour, régulation de la lumière
3e étape: Relevé des luminaires utilisés.
Listage de tous les luminaires et entrée des
valeurs caractéristiques spécifiques
4e étape: Comptabilisation des locaux.
Enregistrement de tous les locaux dans le
bâtiment, classement selon les locaux
types, ajout des luminaires définis
5e étape: Justificatif énergétique. Création automatique du bilan énergétique et
comparaison avec les exigences
6e étape: Impression. Sélection des
pages à imprimer, création d’un fichier PDF.
Le justificatif énergétique avec le logicieloutil Relux utilisé pour Minergie et pour la
norme SIA 380/4 comporte quelques fonctions spéciales qui élargissent considéra-
Illustration 43:
Masque de saisie du
logiciel de justificatif «ReluxEnergy
CH».
Illustration 44: Téléchargement d’outils
énergétiques sur le
site de la SIA.
50
blement le domaine d’application par rapport aux fichiers Excel utilisés jusqu’ici.
L’outil de justification «ReluxEnergy CH»
offre la possibilité de combiner les tâches
avec le logiciel de planification «ReluxSuite». Les locaux qui ont été simulés et
conçus dans ReluxSuite peuvent être directement importés dans le justificatif Minergie et être modifiés en cas d’ajustements
ultérieurs.
De même, les justificatifs qui ont été élaborés entre 2003 et 2010 peuvent être importés sans effort et continuer à être traités. Dans les masques et les tableaux, on
peut dupliquer, déplacer, trier et filtrer, si
bien que la tâche est beaucoup plus efficace que dans un tableau Excel figé.
L’outil est disponible en allemand, français et italien. Le changement de langue
s’effectue en appuyant sur une touche.
Le logiciel peut être téléchargé à partir de
trois pages Internet différentes: www.
relux.com, www.minergie.ch et www.energytools.ch. Le programme peut être
testé avant qu’une licence ne soit nécessaire. Toutes les fonctions, sauf «Sauvegarder» et «Imprimer» sont disponibles en
mode essai. La licence peut être achetée
soit pour un utilisateur unique (ordinateur
relié ou ordinateur non relié à un Codemeter USB) soit comme version serveur (pour
plusieurs utilisateurs). Elle est valable un an
pour un prix de base de 245 francs.
Illustration 45: Capture d’écran du logiciel ReluxSuite.
Conception avec ReluxSuite
La planification de l’éclairage avec ReluxSuite (ou avec le produit allemand Dialux)
fait partie du standard de toute planification d’éclairage sérieuse. Le programme
est financé par l’industrie européenne des
luminaires et est disponible gratuitement
sous www.relux.com. ReluxSuite offre une
planification d’éclairage détaillée:
La base de données en ligne comporte
plus de 200 000 luminaires différents d’environ 100 fabricants différents originaires
de toute l’Europe. La base de données est
continuellement actualisée et élargie.
Les locaux peuvent être agencés individuellement avec des centaines de matériaux, meubles, portes, fenêtres et luminaires différents. Les locaux peuvent être
représentés en deux ou trois dimensions et
orientés dans toutes les directions.
L’éclairage peut être conçu de manière
automatique ou individuelle.
En appuyant sur une touche, la répartition lumineuse du local est simulée et visualisée de différentes manières: tableaux,
graphiques Isolux, représentations 3D en
pseudo-couleur ou rendu photoréaliste.
Pour des résultats encore plus professionnels, on peut importer des plans CAD
et l’éclairage directement dans les plans de
l’architecte.
Le programme comprend également
l’éclairage extérieur et celui des tunnels.
51
ReluxSuite possède toutefois un inconvénient: Le programme est trop complexe
pour des tâches de conception simples.
Une formation est indispensable.
2.6 Liste de contrôle d’éclairage pour les bâtiments utilitaires
Pour évaluer un éclairage existant dans un
bâtiment, la liste de contrôle d’éclairage
est très bien décrite ci-dessous. La base de
ce contrôle constitue la norme SIA 380/4.
Le bilan énergétique permet une comparaison avec des valeurs de référence de la
norme SIA 380/4 et donc une estimation
du potentiel d’économies.
Procédé
1. Sélection des locaux types
2. Saisie des luminaires et des lampes
3. Mesure de l’éclairement lumineux
4. Evaluation de la situation de la lumière
du jour
Utilisation
Salle de classe
Bureau
Couloir
Autres locaux
Total
5. Vérification de la régulation lumineuse
6. Elaboration du bilan énergétique
Sélection des locaux types
En règle générale, il n’est pas nécessaire
d’enregistrer tous les locaux d’un bâtiment,
parce que la plupart des locaux sont identiques ou très ressemblants. Le calcul et
l’évaluation se font au moyen des locaux
représentatifs, par exemple une salle de
classe ou un bureau (Illustration 46). L’expérience montre que trois à cinq affectations
des locaux les plus importantes constituent
plus de 80 % de la consommation d’électricité pour l’éclairage. Il est par conséquent
d’importance secondaire de savoir quel
éclairage est par exemple installé dans les
dépôts ou les WC. Dans les plans d’ensemble du bâtiment, les différentes utilisations peuvent être colorées. A partir de ces
locaux types, on détermine les surfaces
nettes. Naturellement, les surfaces des
autres pièces doivent également être prises
en compte pour un bilan énergétique.
Surface d’un local type (m2) Surface de tous les locaux (m2)
72
372
40
120
50
352
–
80
941
Technique 24 m²
Rampe 1.OG 34 m²
Entrée 48m²
Stock 36 m²
Bureau 36m²
Asc.
Zone de passage
122m²
(hauteur 10m)
Bureau
28m²
Technique
15 m²
Zone de passage
132m²
Escalier
12m²
Bureau
28m²
Tableau 25:
Surfaces
d’éclairement pour
locaux types selon
l’utilisation et total
pour le bâtiment.
WC
17 m²
Salle de classe
84m²
Bureau
28m²
Salle de classe 72m²
Illustration 46: Ensemble d’un bâtiment scolaire avec
marquage des utilisations et locaux
types.
52
Remarques concernant le tableau 26
Equipement: Nombre de lampes par luminaire et puissance déclarée des lampes
sans ballast
Puissance du système: En plus de la
puissance des lampes, il faut également relever la puissance du ballast. La puissance
dissipée se situe entre 5 et 20 % de la puissance de la lampe. La plupart des fabricants de ballasts en indiquent la puissance
dissipée sur leur site Internet.
La puissance spécifique peut être comparée avec les valeurs correspondantes de la
norme SIA 380/4. Les exigences dépendent de l’indice du local. Elles sont inverse-
ment proportionnelles, qu’il s’agisse de
grands locaux aux exigences moindres ou
de petits locaux. La raison en est le pourcentage de la surface murale: plus elle est
grande, plus la lumière est absorbée par
les murs et n’est plus réfléchie dans la
pièce. L’indice du local s’obtient avec la
formule suivante:
Index du local (k) =
hauteur x largeur
(h local – h table) x (hauteur + largeur)
9 plafonniers
2 fois 54 W
Plan d’ensemble Salle de classe (72 m²)
2 luminaires pour tableau noir
1 fois 35 W
Saisies des luminaires et des lampes
Dans chaque local type, les surfaces, le
nombre de luminaires et leur puissance
sont enregistrés et la puissance installée
spécifique est calculée.
Illustration 47:
Salle de classe type
avec plan des installations.
Tableau 26:
Bilan des puissances
et des exigences de
la norme SIA 380/4
posées à la puissance installée
d’une salle de classe
type.
Equipement
Puissance du
système
Nombre de luminaires
Total
Type de luminaire 1
2 fois 54 W
122 W
9
1098 W
Type de luminaire 2
1 fois 39 W
42 W
2
Surface
84 W
1182 W
72 m²
Puissance spécifique
16,4 W/m²
Valeur limite
14,0 W/m²
Valeur cible
11,5 W/m²
Indice du local
2
53
Mesure de l’éclairement lumineux
L’éclairement lumineux (horizontal) dans
un local sombre se mesure à différents endroits avec un luxmètre (Illustration 48).
Dans les locaux de travail, l’éclairement lumineux est mesuré sur le plan de travail,
dans tous les autres locaux sur le sol. Le
luxmètre doit être de bonne qualité et générer une «correction de V-Lambda» (distribution de la sensibilité chromatique de
l’œil humain).
Les lampes fluorescentes n’atteignent
leur luminosité totale qu’après plusieurs
minutes. Par conséquent, un éclairage devrait être en service au moins 15 minutes
avant la mesure.
Le local doit être le plus sombre possible.
Lorsque cela n’est pas possible, une mesure de la différence peut également être
effectuée. A ces fins, on mesure à des
points définis l’éclairement lumineux avec
et sans la lumière artificielle et on fait la
différence entre les deux valeurs mesurées.
Cette méthode n’est pas recommandée en
cas de grande pénétration de la lumière du
jour.
Les points de mesure s’orientent logiquement vers une grille (Illustration 49).
La mesure doit être effectuée à l’endroit
le plus clair, par exemple au milieu du local
et à environ 1 m de distance du mur. 10 à
15 mesures par local sont suffisantes.
A partir des résultats des mesures, la valeur moyenne est obtenue et arrondie à 50
lux. Des données plus précises ne sont pas
adéquates.
L’éclairement lumineux mesuré peut être
comparé aux valeurs correspondantes de la
norme SIA 380/4 (L’énergie électrique dans
le bâtiment).
680 lux
x
750 lux
x
650 lux
x
720 lux
x
820 lux
x
850 lux
x
Eclairement lumineux en lux
880 lux
x
800 lux
x
780 lux
x
700 lux
x
800 lux
x
720 lux
x
780 lux
x
Uniformité
Minimum vers maximum
Moyenne
Minimum
Maximum
Salle de classe
750
650
750
0,74
Exigence
500
–
–
au moins 0,5
Illustration 48
(à gauche): Luxmètre pour mesurer
l’éclairement lumineux.
Illustration 49
(à droite): Grille de
mesure pour l’éclairement lumineux.
Tableau 27:
Exigences EN 12464
et norme SIA 380/4
relatives à
l’éclairement lumineux.
54
Evaluation de l’utilisation de la lumière du jour
La possibilité d’utiliser la lumière du jour et
donc d’économiser l’éclairage artificiel dépend de nombreux facteurs. Au premier
abord, l’utilisation de la lumière du jour
peut être évaluée sur la base de la surface
vitrée, de la transmission lumineuse du
verre et du type de protection solaire. Le
procédé présenté ici est une simplification
appropriée du modèle d’éclairage selon
SIA 380/4 et recommandée pour la liste de
contrôle d’éclairage (Tableau 28).
Pour l’évaluation globale de la situation de
la lumière du jour, l’estimation la plus
faible fait foi pour les trois facteurs.
Rapport vitrage/surface au sol: Rapport entre la surface nette du plancher
Tableau 28:
Grille simple pour
l’évaluation de
l’utilisation de la lumière du jour.
Situation
de lumière
du jour
Bonne
Moyenne
Illustration 50:
Protection solaire
en comparaison
avec lamelles claires
(bon), stores à lamelles (effet
moyen) ou volets
roulants intérieurs
(peu judicieux)
Photos: Schenker
Storen AG, Stobag
AG, JalouCity
Faible
Pas de
lumière du
jour
Verre contre
surface du sol
d’un local et la surface vitrée nette des fenêtres dans le local.
Transmission de la lumière par le
verre: Quel pourcentage de la lumière
rayonnante pénètre dans le local? Quelle
est la quantité réfléchie? Le coefficient de
transmission est une valeur caractéristique
déclarée des vitres. Les vitrages solaires
sont souvent utilisés comme alternative
aux installations de protection solaire.
Type de protection solaire: Une protection solaire n’est pas forcément toujours
nécessaire. Surtout les locaux orientés au
nord ou les locaux pour lesquels la lumière
directe est partiellement masquée par l’environnement (bâtiment, arbres) peuvent
par ailleurs fournir une protection solaire
allant de moyenne à bonne.
Transmission Type de protection solaire
de la lumière
par le verre
supérieure à
supérieure à Stores à lamelles claires placés à l’ex25 %
70 %
térieur (stores vénitiens), réglables
électriquement ou mécaniquement
15 % à 25 %
50 % à 70 % Stores en tissu à lamelles sombres,
imperméables à la lumière (placés à
l’extérieur ou à l’intérieur) ou protection solaire intégrée dans la
construction (fixe)
inférieure à 15 % inférieure à
Stores en tissu perméables à la lu50 %
mière, placés à l’extérieur ou à l’intérieur, ou rideaux, volets roulants ou
volets
0%
–
–
55
Vérification de la régulation lumineuse
Les heures effectives à pleine charge d’un
éclairage dépendent de l’utilisation individuelle et ne peuvent par conséquent être
déterminées que sur le plan qualitatif. Les
valeurs de référence selon la norme SIA
380/4 se basent sur un comportement
standardisé de l’utilisateur. Ce qui permet
d’obtenir des nombres d’heures à pleine
charge comparables en fonction de la situation de la lumière du jour, du type de
commande lumineuse et de l’utilisation.
Les chiffres du tableau 29 indiquent une
quantification simplifiée en comparaison
avec la norme SIA 380/4. Les chiffres sont
valables pour des objets ayant un temps
d’utilisation annuel type de 2750 heures
(correspond à 250 jours à 11 heures/jour).
Par ailleurs, ces chiffres se basent sur les
éclairages ayant une régulation dépendante de la lumière du jour et de la présence. (Pour les locaux sans lumière du
jour, seule la régulation dépendante de la
présence est pertinente).
Utilisation sporadique: Dans le tableau, le premier nombre d’heures à pleine
charge de la fourchette vaut pour les surfaces à utilisation sporadique, par exemple
WC, vestiaire, entrepôt, surfaces d’aménagement pour les utilisations annexes.
Utilisation régulière: Le deuxième
nombre d’heures à pleine charge du taUtilisation de la
lumière du jour
Bonne
Moyenne
Faible
Pas de lumière du
jour
Enclenchement
manuel (h/a)
500 – 1000
1000 – 1500
1500 – 2000
2000 – 2750
bleau vaut pour les pièces à utilisation régulière, par exemple bureau, salle de classe,
surfaces à aménager pour les utilisations
principales.
Commande manuelle: L’éclairage est
allumé et éteint à la main via des interrupteurs.
Régulation automatique: L’éclairage
est régulé de manière entièrement automatique via la régulation de la lumière
constante ou avec la commutation MarcheArrêt. L’expérience montre que les régulations lumineuses qui règlent progressivement le niveau lumineux en fonction de la
lumière du jour ne sont pas plus efficaces
sur le plan énergétique que les commutations Marche-Arrêt. Ceci s’explique par la
consommation en mode veille de la régulation de la lumière constante et du procédé
de régulation, la plupart du temps non
idéal, dans la pratique.
Régulation semi-automatique (éteindre automatiquement, allumer manuellement): c’est la régulation semi-automatique qui fournit un gain maximal en efficacité. Cela signifie que la lumière s’éteint
automatiquement en fonction de la lumière du jour et de la présence mais qu’elle
doit être allumée à la main.
Enclenchement
automatique (h/a)
300 – 600
600 –1200
900 – 1800
1100 – 2200
Régulation semiautomatique (h/a)
250 – 500
500 – 1000
750 – 1500
1000 – 2000
Tableau 29:
Heures à pleine
charge pour différentes utilisations
de la lumière du
jour et procédure
de régulation dans
les bâtiments administratifs.
Illustration 51:
Types de détecteurs
de présence (généralement en combinaison avec un capteur de lumière du
jour).
56
Elaboration du bilan énergétique
Les valeurs calculées pour un local type
sont comparées aux valeurs de référence
et un bilan énergétique avec le potentiel
d’économies est élaboré (Tableau 30).
Besoin énergétique spécifique: Multiplication de la puissance installée par le
nombre d’heures à pleine charge.
Besoin énergétique: Multiplication du
besoin énergétique par la surface totale du
bâtiment.
Economie d’énergie: Différence entre
la valeur limite et la valeur du projet, respectivement la valeur cible et la valeur du
projet.
Economie de dépenses d’énergie:
Economie d’énergie multipliée par le prix
de l’énergie (p. ex. 20 ct/kWh).
Tableau 30:
Economie d’énergie
dans une salle de
classe en comparaison avec la valeur limite et la valeur cible selon la norme
SIA 380/4 (exemple).
Tableau 32: Economie d’énergie en
comparaison avec la
valeur du projet et
les valeur limite et
cible selon la norme
SIA 380/4.
2.7 Assurance qualité efficacité énergétique
Pour que les potentiels d’efficacité élevés
de l’éclairage professionnel puissent être
réalisés dans les bâtiments utilitaires, les
conceptions doivent être complétées par
une assurance qualité. Le contrôle complet
de l’éclairage fait également partie de l’assurance qualité pendant la phase d’exploitation.
Etape de saisie
Valeur du projet Valeur limite
Valeur cible
1. Local type
Salle de classe: 72 m²
2. Puissance installée
16,4 W/m²
14,0 W/m²
10,0 W/m²
3. Eclairement lumineux
750 lux
500 lux
moyen
4. Situation de la lumière du
moyenne
moyenne
bonne
jour
5. Régulation de la lumière +
manuelle
manuelle
semi-automatique
heures à pleine charge
1500 h/a
1700 h/a
950 h/a
Calcul
Besoin énergétique spécifique
24,6 kWh/m²
24 kWh/m²
10 kWh/m²
Surface totale
Toutes les salles de classe: 372 m²
Besoin énergétique
9200 kWh/a
7800 kWh/a
3700 kWh/a
Economie de dépenses
–1400 kWh/a
–5500 kWh/a
d’énergie
env. -280 Fr./a env. –1100 Fr./a
d’énergie
Utilisation
Tableau 31:
Bilan énergétique
de l’éclairage pour
l’ensemble du bâtiment.
Pour tous les locaux types, il sera procédé
de manière analogue. Ce qui permet d’obtenir le bilan global et l’économie d’énergie pour le bâtiment, calculés dans les tableaux 31 et 32.
Salle de classe
Bureau
Couloir
Autres locaux
Total
Calcul
Besoin énergétique
Economie d’énergie
d’énergie
Economie sur 15 ans
Surface
(m2)
372
120
352
(80)
844
Valeur du
projet
(kWh/a)
24,6
28,4
15,6
–
21,4
Valeur du projet
18 100 kWh/a
Valeur limite
(kWh/a)
Valeur cible
(kWh/a)
24
27
15
–
20,7
10
11,5
3
–
7,3
Valeur limite
17 500 kWh/a
– 600 kWh/a
env. 120 Fr./a
Valeur cible
6200 kWh/a
–11900 kWh/a
env. 2400 Fr./a
1800 Fr.
36 000 Fr.
57
Office cantonal de l’industrie des bâtiments de la ville de Zurich
Depuis le début des certifications Minergie
dans les bâtiments utilitaires (2001), les
installations d’éclairage sont majoritairement équipées d’éclairages Minergie dans
les constructions municipales (Illustration
52). La satisfaction des exigences est
contrôlée. L’assurance qualité comprend
quatre éléments:
Formation des concepteurs
Triple élaboration du justificatif Minergie
(dans la phase de conception, avant l’exécution et en fonctionnement)
Conseil des concepteurs si besoin
Contrôles d’exécution en fonctionnement.
Près de 80 bâtiments (écoles, bureaux et
hôpitaux) d’une surface utile de 380 000
m2 et ayant des besoins énergétiques de
4600 MWh par an pour l’éclairage, ont été
jusqu’ici contrôlés de cette manière. Le résultat est que 80 % d’entre eux ont respecté le standard Minergie pour l’éclai-
250%
En fonctionnement + pas Minergie (16)
En fonctionnement + Minergie (46)
En planification (16)
200%
150%
Limite Minergie
100%
Illustration 52:
Contrôle Minergie
systématique des
éclairages dans les
bâtiments propriété
de la ville de Zurich.
50%
0%
Consommation en kWh/m²
70
Exigence
Contrôle
60
50
40
30
20
10
0
Administration Administration Administration
1930 m²
8779 m²
7813 m²
Ecole
3741 m²
Ecole
18461 m²
Ecole
2580 m²
Moyenne
Illustration 53:
Contrôles d’exécution sur les bâtiments Minergie à
l’extérieur de la
ville de Zurich. 50 %
ne satisfont pas les
exigences.
58
rage, également en fonctionnement.
Quelques bâtiments ont été exclus des
spécifications Minergie par exemple pour
des raisons de protection du patrimoine
historique. Dans quelques rares cas, l’exigence demandée à l’achèvement n’a pas
été respectée malgré les spécifications. Le
taux de conformité dans la ville de Zurich
s’élève à 90 % environ.
L’exigence Minergie n’est pas toujours la
même en raison des différentes utilisations
dans les bâtiments. Par conséquent, l’indice Minergie a été défini pour comparaison. Il désigne le rapport entre la valeur
projet effective et l’exigence Minergie. Si
la valeur est de 100 %, la norme Minergie
est respectée en tous points. Pour des valeurs supérieures à 100 %, Minergie n’est
pas respectée, elle sera donc sous-alignée.
Postes de certification Minergie
Une étude mandatée par le Secrétariat de
Minergie a montré en 2009 que, à l’exception de la ville de Zurich, une bonne moitié
de tous les bâtiments qualifiés par Minergie ne méritaient pas du tout le label
concernant l’éclairage. La surconsommation était en partie non négligeable. Dans
le bâtiment d’une école supérieure et dans
une maison d’édition, les besoins en électricité étaient de plus de 100 % supérieurs
à l’exigence.
Le calcul de l’économie ne devrait pas se
faire sur la base de l’exigence Minergie,
mais sur une spécification nouvellement
définie: les bâtiments doivent se situer
40 % en dessous de la valeur limite de la
norme SIA 380/4. Avec cette prescription,
on se concentrera sur l’efficacité des luminaires installés et la pertinence des régulations de la lumière devrait être un peu réduite en comparaison avec Minergie. Ce
qui semble judicieux, car une bonne installation (matériel) fonctionne souvent de
manière plus fiable que des commandes
lumineuses complexes (logiciel). Toute la
procédure se trouve en ligne sur www.effelux.ch (Illustration 54). Au début de cette
procédure se trouve la liste de contrôle du
bâtiment qui vérifie les conditions de recevabilité et sert d’accès à l’enregistrement
du bâtiment.
Illustration 54:
Processus pour bénéficier des aides financières selon le
programme Effelux.
Liste de contrôle
du bâtiment
Enregistrement
Justificatif énergétique
Programme de promotion Prokilowatt
Le programme des «appels d’offres compétitifs» (en abrégé Prokilowatt), financé à
partir d’une taxe d’encouragement des
services de l’électricité, soutient des projets d’application de l’électricité présentant des économies garanties. En partant
de l’expérience des abus concernant le label Minergie, l’Association des industries
de l’éclairage (FVB) a présenté un programme devant déterminer les installations d’éclairage qui pourraient réaliser
des économies d’énergie garanties. Avec
des incitations financières et un procédé
analogue à celui de la ville de Zurich, 100
bâtiments utilitaires de 400 000 m2 de surface éclairée doivent être équipés en deux
ans avec des éclairages efficaces.
Contrôle de justification
+ admission officielle
Début de la construction
1er versement
Achèvement +
Justificatif énergétique
révisé
Contrôle du bâtiment
+ certification
+ 2e versement
Clôture du projet
Chapitre 3
Lampes
3.1
Typologie des lampes
Il existe trois méthodes différentes pour
produire de la lumière pour des lampes: les
radiateurs thermiques, les lampes à décharge et les diodes luminescentes (LED).
Chaque type de lampe (plus de 1000 types
différents) disponible sur le marché entre
dans l’une de ces trois technologies.
Radiateur thermique: Un filament est
porté à incandescence. L’effet secondaire
de la chaleur produit la lumière visible. Les
deux principales représentantes de cette
catégorie sont les lampes à incandescence
et les lampes halogènes. La bougie, la
lampe à gaz et le soleil comptent également parmi les radiateurs thermiques.
Lampe à décharge: Des décharges rapides (éclairs) sont successivement déclenchées entre deux pôles. La lampe à décharge fonctionne selon le principe d’un
orage contrôlé. On distingue deux sous-catégories de lampes à décharge: pour les
Tableau 33:
Avantages et inconvénients des ampoules pour le remplacement des lampes à incandescence
(Retrofit).
lampes fluorescentes, les «éclairs» sont ultraviolets et convertis en lumière visible
avec un verre recouvert de substance luminescente. Les lampes économiques et les
tubes fluorescents en font partie. Les
lampes aux halogénures métalliques et à la
vapeur de sodium ne nécessitent aucune
conversion de la substance luminescente.
L’efficacité des lampes à décharge est de 3
à 10 fois plus grande que celle des radiateurs thermiques.
Les diodes luminescentes sont des éléments électroniques semi-conducteurs
émettant de la lumière. Pourvu que le
courant circule à travers une diode lumineuse dans le sens passant, elle émet de la
lumière avec une longueur d’onde dépendante de l’élément du semi-conducteur. Ce
processus correspond à celui des cellules
solaires, en sens inverse toutefois. LED signifie light emitting diode (diode électroluminescente). Les lampes LED combinent les
Critère
Lampe à incandescence
Lampe halogène Lampe économique
LED
Efficacité énergétique
Durée de vie
Cycles de commutation
Temps de démarrage
Intensité variable
Rendu des couleurs CRI
Température de surface
Elimination
Prix d’acquisition
Energie de fonctionnement
(1000 lm, 10 000 heures)
Energie de fabrication
Plage de puissance
Rendement électricité en
lumière
10 – 15 lm/W
1000 h
illimité
instantané
oui
100
> 200 °C
1
ordures ménagères
env. 2 Fr.
750 kWh
150 Fr.
1 kWh
15 W à 150 W
env. 5 %
15 – 20 lm/W
2000 h
illimité
instantané
oui
100
> 200 °C
1
ordures ménagères
env. 4 Fr.
600 kWh
120 Fr.
2 kWh à 3 kWh
10 W à 120 W
env. 7 %
10 – 80 lm/W
15 000 – 50 000 h
20 000 – 1 Mio.
instantané
nombreux modèles
50 à 95
jusqu’à 40 °C
0,3 à 0,9
déchets électriques
env. 50 Fr.
150 kWh
30 Fr.
2 kWh à 3 kWh
1 W à 12 W
20 % à 40 %
40 – 60 lm/W
6000 – 15 000 h
3000 – 500 000
20 s –180 s
peu de modèles
80
jusqu’à 50 °C
0,5
déchets spéciaux
env. 10 Fr.
150 kWh
30 Fr.
2 kWh à 3 kWh
3 W à 25 W
20 % à 30 %
60
Lampes
avantages du radiateur thermique et ceux
des lampes à décharge et présentent peu
d’inconvénients en comparaison.
Illustration 55:
Thomas Alva Edison
dans son laboratoire de recherche
(env. 1880).
Illustration 56:
Plaque signalétique
dans l’hôtel del Coronado à New York,
1888.
Illustration 57:
Structure d’une
lampe à incandescence.
Les lampes à incandescence
Si une lampe à incandescence doit être
remplacée, il existe trois possibilités, toutes
disponibles avec les mêmes culots à vis
E14 et E27: lampe halogène, lampe économique et lampe LED. Selon l’utilisation,
on recommande une autre lampe en remplacement des lampes à incandescence:
Lampe halogène: pour une lumière
d’ambiance avec gradation ou temps de
fonctionnement très courts.
Lampe économique: pour tous les luminaires où l’ampoule est dissimulée et les
luminaires avec une très longue durée de
combustion.
Lampes LED: pour les luminaires de lecture, de bureau et des tables à manger,
ainsi que l’éclairage au spot en remplacement des spots halogènes.
Les critères des trois lampes alternatives
sont regroupés dans le tableau 33. La
lampe économique représente ici toutes
les lampes à décharge, et naturellement, il
n’est seulement question que de cette
forme de lampe fluorescente en cas de
simple remplacement (donc sans achat
d’un nouveau luminaire). La technologie
LED est expliquée dans le chapitre 4.
3.2
Radiateur thermique
Lampes à incandescence
La découverte évidemment la plus importante de Thomas Alva Edison (1847-1931)
a été la lampe à incandescence (lampe à
filament de carbone) en 1879. Le brevet
de base pour la lampe de Thomas Edison,
inscrit sous le n° 223.898 «Electric lamp»,
a été présenté le 27 janvier 1880. Avant
Edison, d’autres inventeurs avaient certes
déjà essayé de fabriquer des lampes à incandescence: dans les années 1850, Heinrich Göbel était déjà arrivé à fabriquer les
premières lampes à incandescence à filament incandescent de carbone, sans toutefois déposer de brevet. Edison fut le premier à parvenir à fabriquer une lampe à
incandescence durablement fonctionnelle
Culot
Elément porteur
Support en verre
Remplissage
azote-gaz noble
Ampoule de verre
Filament
de tungstène
61
et qui pouvait concurrencer la lampe à
gaz. Les avantages face à la lampe à gaz
étaient l’absence de scintillement et
d’odeur, la faible émission de chaleur et la
manipulation simple pour l’allumer et
l’éteindre. Les premières lampes à incandescence n’ont duré que 40 heures précisément, mais déjà trois ans plus tard des
lampes qui pouvaient durer 1000 heures
ont été fabriquées. En 1892, Edison fusionna sa propre société Edison General
Electric Company avec la «Thomson Houston Company» pour créer la «General
Electric Company (GE)». GE est, avec Osram et Philips, aujourd’hui encore l’une
des trois entreprises de lampes qui dominent le monde. Thomas Alva Edison est
considéré comme le père de nos actuelles
ampoules à incandescence. Aujourd’hui
encore, le culot des lampes porte son nom:
Culot à vis Edison E14, E27 etc.
Tableau 35:
Typologie des lampes halogènes (type
de culot, plage de
puissance, tension).
Type de culot
Plage de puissance (watts)
Tension (Volt)
L’héritage d’Edison
En 1888, le nouvel Hotel del Coronado, à
l’ouest de la ville de New York, est équipé
en éclairage électrique. Edison lui-même
dut contrôler le câblage de l’hôtel. L’idée
de l’éclairage électrique était si incroyable
que dans chaque pièce un panneau avait
été installé près des lampes à gaz (Illustration 56): «Cette pièce est équipée en lumière électrique d’Edison. N’essayez pas
de l’allumer avec une allumette. Tournez
simplement l’interrupteur sur le mur près
de la porte. L’utilisation de l’électricité
pour l’éclairage n’est pas nocive et ne
cause pas de troubles du sommeil».
Principe de fonctionnement: Le corps
lumineux existant dans le filament de
tungstène en spirale est situé avec son
support dans une ampoule de verre
étanche, en général remplie d’un gaz inac-
E27
18 – 105
E27
28 – 75
E14
18 – 42
tif (la plupart du temps un mélange azoteargon). Un culot à vis avec des diamètres
nominaux de 14 mm ou 27 mm permet un
contact électrique et une fixation mécanique de l’ampoule de verre dans la
douille. Le filament de tungstène est
chauffé par «court-circuit» à une température de près de 2000 °C, ce qui correspond
à une température de couleur de 2700 kelvins (K). Après environ 1000 heures de
fonctionnement, le filament fond. Si la
tension électrique descend en dessous de
230 volts (p. ex. en mode gradation), la durée de vie augmente: à 200 volts elle est
déjà de 2000 heures, toutefois la lampe à
incandescence n’émet que 60 % de sa
puissance lumineuse totale. En cas de surtension, la durée de vie diminue fortement.
Lampes halogènes
La dénomination correcte de la lampe
halogène est lampe à incandescence
halogène. C’est une amélioration de la
lampe à incandescence et donc un radiateur thermique. Elle est de construction
très compacte et possède par conséquent
Critère
230
Avantage
Durée de vie
Temps de démarrage
Gradabilité
Elimination
Energie de fonctionnement
(1000 lumens, 10 000 h)
Plage de puissance
R7s
48 – 2000
GU10
28 – 75
Tableau 34:
Avantages et inconvénients des radiants thermiques.
G9
20 – 60
Inconvénient
10 à 15 lm/W
1000 h
illimité
instantané
toujours
100 (optimal)
> à 200 °C
1,0
déchets ménagers
env. 2 Fr.
750 kWh
1 kWh
10 à 2000 W
GY5.3
14 – 50
12
GY6.35
20 – 150
G4
5 – 20
12, 24
62
Lampes
de très hautes températures de verre et de
filament spiralé. Les gaz (halogènes) à l’intérieur du brûleur agissent de sorte que le
filament spiralé peut être chauffé plus fortement qu’avec les lampes à incandescence, d’où une efficacité lumineuse et
une température de couleur plus élevées.
Les lampes halogènes supposent des
douilles résistantes à la chaleur et une ampoule en verre de quartz. L’efficacité des
lampes halogènes est plus élevée si l’ampoule de verre est recouverte d’un revêtement réfléchissant les infrarouges. Le
rayonnement thermique est ainsi réfléchi
et chauffé sur le filament de tungstène, de
sorte qu’il faut moins d’énergie électrique
pour l’échauffement. La lumière visible
peut franchir sans perte ce revêtement infrarouge comparable au revêtement calorifuge pour les verres isolants. Les lampes
halogènes possèdent les mêmes avantages et inconvénients que les lampes à
incandescence. En raison de l’interdiction
des lampes à incandescence, de nombreux
produits ont été complétés avec des
lampes halogènes. Les ampoules de verre
bien connues comprennent une seconde
lampe, la lampe halogène. L’efficacité augmente d’environ 40 % ou, en d’autres
termes, on économise environ 30 %
d’électricité avec la même quantité de lumière. Le tableau 35 représente les types
de lampes halogènes les plus courants. Il
en existe par ailleurs d’autres avec des
culots différents. Pour les lampes enfichables (types de culots G, GU, GY), le
nombre dans la désignation du type correspond à la distance des broches en millimètres. Pour les lampes avec culot à vis
Edison (type de culot E), le nombre désigne
le diamètre de la vis en millimètres.
Applications: Les lampes halogènes sont
souvent utilisées dans les ménages et l’industrie hôtelière. La lumière brillante
convient bien à l’éclairage accentué et à la
création d’ambiances lumineuses. Pour les
longues durées de fonctionnement (typiquement 4000 heures par an), les coûts
d’exploitation sont très vite élevés. Dans
un restaurant ou un magasin de 100 m2
avec 50 lampes halogènes de 50 watts
chacune, la facture d’électricité s’élève à
2000 francs environ par an, plus les 1000
francs supplémentaires pour les lampes
qui doivent être changées 2 fois dans l’année. Dans bien des cas, une solution avec
des spots LED serait amortie en deux ans
environ malgré les prix élevés des LED.
3.3
Lampes fluorescentes
Les lampes à fluorescence ont été développées dans les années 1930, mais n’ont été
fabriquées en nombre considérable en Europe qu’après la Seconde Guerre mondiale. Bien que sa construction de base ait
à peine changé depuis, ses propriétés se
sont considérablement améliorées entretemps. En effet, son efficacité lumineuse
s’élève aujourd’hui à plus de 100 lm/W, sa
durée de vie est d’environ 1000 heures. Ce
processus d’amélioration des lampes a été
possible grâce aux nouvelles substances
luminescentes et à la modification de la
géométrie des lampes. A partir de 1980,
on a vu apparaître sur le marché des
lampes fluorescentes ayant de très bonnes
propriétés de rendu des couleurs (Ra 80/Ra
90) ainsi que des lampes fluorescentes
compactes. Quelques années plus tard, les
ballasts électroniques ont amélioré la qualité lumineuse ainsi que l’efficacité lumineuse des lampes fluorescentes. Le choix
des lampes compactes n’a cessé de croître.
Depuis l’an 2000, il existe une nouvelle génération de lampes fluorescentes de plus
petite taille (diamètre de 16 mm) qui ont
Electrons
Couche de fluorescence
Illustration 58:
Principe de fonctionnement d’une
lampe fluorescente.
Illustration 59:
Lampes fluorescentes typiques.
Atomes de mercure
63
Type de lampe
Tube type T16 (diamètre 16 mm)
Tubes type T26 (diamètre 26 mm)
Circline type TC-C
Lampe compacte à
tube triple type TC-T
Lampe compacte à
tube double type
TC-D
Lampe compacte à
tube simple type
TC-L
Lampe fluocompacte
type TC-F
Lampes économiques
Puissance
(W)
Flux
lumineux
(lm)
Puissance
du système
(W)
Efficacité
lumineuse
(lm/W)
Longueur
(mm)
Culot
14
21
28
35
24
39
49
54
80
18
36
58
22
40
55
13
18
26
32
42
57
70
10
13
18
26
7
9
11
18
24
36
40
55
80
16
22
26
28
18
24
36
5
7
11
14
18
1350
2100
2900
3650
2000
3500
4900
5000
7000
1350
3350
5200
1800
3200
4200
900
1200
1800
2400
3200
4300
5200
600
900
1200
1800
400
600
900
1200
1800
2900
3500
4800
6500
1600
2200
2600
2800
1100
1700
2800
270
380
640
820
1140
1440
17
24
32
39
26
43
55
60
88
19
36
55
26
45
61
14
19
27
36
47
63
76
12
14
18
27
9
12
14
19
27
39
45
61
86
18
25
29
31
19
27
39
5
7
11
14
18
22
79
88
91
94
77
81
89
83
80
71
93
95
69
71
69
64
63
67
67
68
68
68
50
64
67
67
44
50
64
63
67
74
78
79
76
89
88
90
90
58
63
72
54
54
58
59
63
65
549
849
1149
1449
549
849
1449
1149
1449
590
1200
1500
225
299
299
90
100
115
131
152
195
235
87
115
130
149
114
144
214
217
317
411
533
533
565
317
411
533
565
122
165
217
env. 100
env. 110
env. 120
env. 130
env. 150
env. 180
G5
G5
G5
G5
G5
G5
G5
G5
G5
G8
G8
G8
2GX13
2GX13
2GX13
GX24q-1
GX24q-2
GX24q-3
GX24q-3
GX24q-4
GX24q-5
GX24q-6
G24q-1
G24q-1
G24q-2
G24q-3
2G7
2G7
2G7
2G11
2G11
2G11
2G11
2G11
2G11
2GX11
2GX11
2GX11
2GX11
2G10
2G10
2G10
E14/E27
E14/E27
E14/E27
E27
E27
E27
Tableau 36:
Aperçu des principales lampes fluorescentes.
64
Lampes
Tableau 37:
Avantages et inconvénients des lampes
fluorescentes (ballasts électroniques).
été spécialement dimensionnées pour le
fonctionnement des ballasts électroniques
et qui permettent par conséquent un rendement supérieur à 100 lm/W, ainsi que
l’utilisation de luminaires plus compacts
ayant un guidage de la lumière plus précis.
Principe de fonctionnement: Dans un
tube de verre rempli de mercure, les atomes
sont excités par le bombardement des électrons lors du passage du courant, ce qui
provoque l’émission de rayons UV. Ce
rayonnement est visible sur la paroi du
tube, enduite d’une couche de substance
luminescente. Cette substance luminescente absorbe le rayonnement UV et le
convertit en rayonnement visible. La composition spectrale de la lumière, donc la
température et le rendu des couleurs, dépendent de la composition de la substance
luminescente, ils sont donc variables. En
Suisse, la lampe fluorescente est également appelée lampe luminescente. La désignation «tube de néon» est incorrecte. Les
tubes fluorescents ne contiennent pas de
néon. Chaque lampe fluorescente a besoin
d’un ballast qui allume la lampe et régule
le courant dans celle-ci. Jusqu’en 1985 environ, il n’existait que des ballasts conventionnels lourds avec un «starter» séparé.
Aujourd’hui, les ballasts électroniques se
sont généralisés. Grâce à la synchronisa-
Critère
Avantage
Durée de vie
40 à 100 lm/W
6000 h à 30 000 h
Lampes à alluLampes à allumage à chaud:
mage à froid:
500 000
5000 à 10 000
20 s à 180 s
Ballast spécial
nécessaire
80 à 90
30 °C à 50 °C
supérieur à 25 W: inférieur à 25 W:
supérieur à 0,9
0,5
Déchets spéciaux
à partir de 5 Fr.
150 kWh
Temps de démarrage
Gradabilité
Elimination
Energie de fonctionnement (1000 lumens,
10 000 h)
Plage de puissance
2 kWh à 3 kWh
3 W à 80 W
Inconvénient
tion haute fréquence (environ 50 000 décharges par seconde), la lampe fluorescente ne papillote pas (plus) et le confort
visuel est meilleur. Les pertes sont également moindres avec les ballasts électroniques qu’avec les dispositifs conventionnels.
Trois types de lampes fluorescentes en particulier sont en usage: les tubes fluorescents, les lampes fluorescentes compactes
(«tubes repliés») et les lampes économiques (lampes fluorescentes compactes
avec culot à vis et ballast intégré). Pour
chacun de ces trois types, il existe de nombreux modèles différents.
Applications: Les lampes fluorescentes
sont utilisées comme lampes standard
dans la plupart des constructions non résidentielles (bâtiments d’infrastructure,
usines, bureaux, écoles, commerces, hôpitaux). Elles sont 5 à 10 fois plus efficientes
que le radiateur thermique et présentent
des valeurs d’efficacité énergétique entre
50 et 100 lumens par watt. En raison de
leur lumière diffuse, elles ne conviennent
pas comme éclairage ciblé. En Suisse, environ 100 millions de lampes fluorescentes
sont en service, ce qui représente 80 % de
toutes les lampes. Seulement 20 % des
lampes sont des radiateurs thermiques.
Lampes économiques
Les lampes économiques sont des lampes
fluorescentes compactes avec un dispositif de fonctionnement intégré et un culot
à vis ou à baïonnette pour le raccordement direct au réseau secteur de 230
volts. Les lampes économiques sont une
forme de lampes fluorescentes. Elles existent dans des puissances comprises entre
3 et 25 watts environ. Les exigences techniques pour les lampes économiques
jusqu’à 25 watts étant moindres que pour
les puissances supérieures, ce sont donc
surtout les lampes économiques à faible
puissance en watts qui sont utilisées. Il en
existe quatre formes différentes (Illustration 59):
En forme de bâton
En forme de spirale
Forme d’ampoule classique
Spots (non reproduit)
65
Il existe d’importantes différences de qualité entre les lampes économiques, ce que
de nombreux tests confirment.
Pour généraliser, les lampes économiques
en forme de bâton sont de toute évidence
les meilleures. Pour les autres formes, un
temps de démarrage plutôt long et une
capacité de commutation plutôt faible pèsent négativement dans la balance. Si on
se décide pour une lampe économique, on
devrait si possible se porter vers une lampe
en forme de bâton avec une capacité de
commutation élevée, c’est-à-dire supérieure à 75 000 activations et désactivations pendant sa durée de vie. Depuis septembre 2010, les données concernant les
cycles de commutation doivent figurer sur
tous les emballages de lampes. Les
meilleures lampes économiques sont mentionnées sur la page Internet topten.ch.
L’inventeur de la lampe économique
Souvent, la découverte d’un produit n’est
pas évidente. Edison a certes introduit la
première lampe à incandescence (vers
1880) sur le marché et l’a faite breveter,
mais la première lampe à incandescence
qui fonctionnait avait été inventée par
Heinrich Göbel (vers 1850).
Il est encore plus difficile à première vue de
dire qui a inventé la lampe économique.
Déjà dans les années 1920, si on avait
réussi à produire de la lumière économique
grâce à la décharge des gaz et au revêtement fluorescent, c’était avec une très
mauvaise qualité lumineuse. Vers 1980,
Philips a commercialisé la première lampe
fluorescente compacte avec transformateur intégré et culot à vis. Elle était conçue
pour remplacer les lampes à incandescence dans des cas particuliers et fut appe-
lée lampe en pot de confiture en raison de
sa forme et de sa taille.
Si l’on juge d’après la qualité des lampes
économiques actuelles qui peuvent faire
jeu égal avec les lampes à incandescence
en ce qui concerne la qualité lumineuse et
la taille, l’inventeur est Jürg Nigg. En 1984,
il a fabriqué et breveté la première lampe
économique de qualité dans sa société
Acrotronic située dans le 5e arrondissement de Zurich. Un démarrage immédiat,
l'absence de papillotement et de scintillement, une très longue durée de vie ainsi
qu’une masse compacte et peu de poids
caractérisent la lampe économique de
Nigg. Avec cette lampe, les adaptateurs
(culot avec électronique intégrée) et les bâtons luminescents peuvent aussi être séparés, ce qui permet d’exploiter différentes
intensités lumineuses avec le même adaptateur. L’argument écologique lié à son utilisation est aussi basé sur la durée de vie de
l’adaptateur, 5 fois plus.
L’industrie a copié la lampe économique
de Nigg, mais a renoncé à la séparation du
bâton lumineux et de l’adaptateur pour
des raisons économiques. La
lampe de Nigg
est encore disponible aujourd’hui
et mise toujours sur
la qualité, ce que
confirment de nombreux tests de magazines de consommateurs.
La plus grande partie des
lampes économiques sont
cependant commercialisées
par les grands groupes Osram
et Philips.
Illustration 60:
Panneau de mesure
pour le test continu
de lampes économiques.
Illustration 61:
Jürg Nigg et son invention, l’adaptateur pour lampes
économiques
(www.arcotronic.
ch).
66
Lampes
faible. La règle d’or qui prévaut est qu’une
lampe fluorescente graduée sur 25 % de
flux lumineux absorbe encore 50 % de la
puissance de fonctionnement totale. C’est
évidemment moins que pour les lampes à
incandescence. Cependant, pour des raisons d’efficacité énergétique, il est peu recommandé d’utiliser des lampes fluorescentes dans la zone de charge située audessous de 50 % de leur flux lumineux
nominal. Dans les couloirs de bâtiments de
bureaux et les écoles, les lampes fluorescentes sont souvent utilisées comme éclairage lèche-mur. Si l’agencement d’un couloir, par exemple, est réalisé avec une densité importante de tubes incandescents, les
Gradation des lampes fluorescentes
Les ballasts électroniques graduables sont
plus chers que les non-graduables et nécessitent des dispositifs de commande et
des liaisons de commande supplémentaires. Contrairement aux lampes à incandescence (qui deviennent très rougeâtres
lors de la gradation), la température de
couleur ne change pas avec la gradation
des lampes fluorescentes. Pour cette raison, aucune lumière d’ambiance ne peut
être produite par la gradation des lampes
fluorescentes (Illustration 62).
La gradation des tubes fluorescents est sujette à pertes. L’efficacité diminue fortement, surtout avec un niveau de gradation
Quantité de lumière
100%
90%
80%
25% Electricité
10% Lumière
70%
ale
60%
é
ilit
idé
ab
rad
50%
e
urb
Co
40%
D
LE
30%
te
g
de
en
ce
c
es
pe
en
r
uo
c
es
fl
nd
ca
m
La
20%
pe
à
in
am
50% Electricité
15% Lumière
L
10%
Illustration 62:
Comportement de
gradabilité des trois
types de lampe.
10%
20%
30%
40% 50% 60%
Puissance électrique
70%
80%
90%
100%
Convient aux garages souterrains!
)
100%
40%
(T5
m
16
tt,
Wa
28
36
Wa
58
60%
tt,
Wa
tt
26
m
,2
70%
mm
(T8
)
m
6m
80%
50%
)
(T8
90%
30%
Illustration 63:
dépendante de la
température dans
les lampes fluorescentes.
20%
10%
Ne convient pas aux garages souterrains!
-10°
0°C
10°C
20°C 30°C
Température
40°C
50°C
60°C
70°C
80°C
67
lampes sont graduées de manière constante
à un niveau relativement bas en raison
d’une présence trop importante de lumière. Dans un tel cas, l’efficacité des tubes
diminue significativement.
Influence de la température sur les
lampes fluorescentes: Le comportement
des lampes fluorescentes dépend fortement de la température ambiante car la
pression de la vapeur de mercure dans la
lampe dépend justement de la température. A basse température, la pression de
la vapeur est trop faible, c’est-à-dire qu’il
n’y a pas assez d’atomes ionisés. Selon le
type de lampe, il faut que la température
du verre soit comprise entre 20 et 40 °C
pour que la lampe atteigne son efficacité
lumineuse maximum. A une température
ambiante de 18 °C, une lampe fluorescente a un flux lumineux plus faible à l’allumage qu’après plusieurs minutes de
fonctionnement, lorsque la lampe a
chauffé. Les interrupteurs à minuterie, générant un allumage de courte durée, ne
permettent pas à la lampe d’atteindre la
totalité de son flux lumineux, ce qui peut
être problématique (Illustration 63). Avec
des températures ambiantes basses ou en
cas de surchauffe, en raison d’une accumulation thermique dans des luminaires
fermés, la lampe n’atteint pas son flux lumineux nominal. Selon le type de lampe,
les caractéristiques thermiques sont différentes. Par conséquent, lors de la conception de luminaires, il faut tenir compte des
propriétés de la lampe.
3.4
Lampes à décharge
La lampe à décharge à haute pression est
souvent utilisée aujourd’hui dans l’éclairage des magasins et des halles. La lampe
est caractérisée par une forme compacte,
une bonne orientabilité et un bon rendu
des couleurs. La source lumineuse, en
forme de points, produit une lumière très
brillante, et est aussi utilisée dans le secteur automobile. L’utilisation d’ampoules
en céramique lui assure une longue durée
de vie. La lampe aux halogénures métalliques ne doit pas être confondue avec la
lampe halogène courante. Ce n’est pas un
radiateur thermique mais une lampe à dé-
charge avec un haut niveau de rendement.
Son prix élevé et la lenteur de sa durée
d’allumage (5 à 10 minutes) sont ses principaux inconvénients. La lampe à haute
pression est souvent utilisée dans les spots
avec lumière combinée. Ceci est possible
parce qu’elle possède un très petit brûleur
(tube de décharge) et donc un arc intense.
Mieux vaut éviter de la regarder directement en raison de son format compact et
de la luminosité intense qui s’en dégage.
Son fonctionnement nécessite un ballast
comme pour toutes les lampes à décharge.
3.5
Mesure des lampes
Le flux lumineux d’une lampe se mesure
avec la sphère d’Ulbricht (sphère intégrante). Le photogoniomètre permet de
mesurer tant le flux lumineux que la distribution spectrale.
La sphère d’Ulbricht
Friedrich Richard Ulbricht de Dresde a découvert la sphère qui porte son nom vers
1900. Il s’agit d’une sphère creuse peinte
en blanc mat à l’intérieur, d’un diamètre
de 1 à 3 mètres, qui sert à évaluer le flux
lumineux total d’une source lumineuse
suspendue en son milieu. La lumière diffusée par la source lumineuse est réfléchie
plusieurs fois sur la surface de la sphère, de
sorte que le rayonnement répandu est
presque idéalement diffus. Dans la surface
Critère
Durée de vie
Temps de démarrage
Gradabilité
Illustration 64:
Lampe à halogénure métallique 35
watts, 3300 lumens
(longueur: env. 10
cm).
Tableau 38:
Avantages et inconvénients de lampes
à halogénure métallique.
Avantage
Inconvénient
80 – 100 lm/W
5000 h – 10 000 h
limité
Plusieurs minutes
non
Lampes Delux
Lampes standard
CRI = 90 (très bon) CRI = 80 (bon)
> 300 °C
supérieur à 0,9
Elimination
Déchets spéciaux
(mercure)
50 Fr. à 500 Fr.
Energie de fonctionne- 150 kWh
ment (1000 lumens,
10 000 h)
2 kWh à 3 kWh
Plage de puissance
3 W à 100 W
68
Lampes
de la sphère, il y a une petite ouverture
dans laquelle est installée une vitre en
verre dépoli. La luminance sur cet élément
vitré est proportionnelle au flux lumineux
total. La luminance se mesure avec un capteur de lumière. Pour pouvoir mesurer uniquement le flux lumineux total provenant
d’une source lumineuse, la sphère intégrante est adéquate. Pour mesurer l’intensité lumineuse dans les différents sens de
rayonnement, un photogoniomètre est
plus adéquat que la sphère.
Illustration 65:
Sphère d’Ulbricht.
Photogoniomètre
Avec le photogoniomètre, l’intensité lumineuse d’une source lumineuse est mesurée dans toutes les directions. La somme
de toutes les intensités lumineuses sur
l’ensemble du local est égale à la quantité
Illustration 66:
Structure simple
d’un goniomètre
pour la mesure
d’une lampe.
Photomètre
Lampe de mesure
vers l’appareil de mesure
180°
2 mètres
135°
Positions du
capteur de
lumière
90°
max 10 cm
Lampe à
incandescence
75 watts
45°
30°
15°
1 mètre
0°
luxmètre
de lumière. Pour la mesurer, un capteur de
lumière tourne autour de la source lumineuse selon un quadrillage angulaire
donné et fournit, suivant la résolution de
mesure, jusqu’à 1752 points de mesure,
soit des valeurs d’intensité lumineuse. A
partir des valeurs mesurées, on enregistre
la courbe de répartition lumineuse de la
source lumineuse dans l’espace. Dans la
pratique, on représente une coupe longitudinale et une coupe transversale de la
distribution spectrale. Pour obtenir des
mesures très précises, il faut satisfaire à
des conditions strictes:
Le local est très noir et non réfléchissant.
La température de l’air ambiant est
maintenue à 25 °C avec une petite variation.
La lampe ou le luminaire peuvent être
tournés à la verticale et non à l’horizontale.
La distance entre la source lumineuse et
le capteur doit être au moins 10 fois plus
grande que la surface lumineuse de la
source. Pour la mesure de sources lumineuses de plus grand format et au rayonnement asymétrique (p. ex. luminaires avec
tubes fluorescents), l’exigence de distance
implique de très grands locaux à mesurer
pour lesquels le respect des autres conditions est très contraignant. Depuis quelques
années, la condition de distance peut être
réduite grâce à des capteurs de lumière
très précis et à l’informatique. La mesure
peut ainsi être effectuée dans un local relativement petit avec le goniomètre en
champ proche.
Le goniomètre simple
Pour mesurer de manière simple de petites
sources lumineuses (corps lumineux de
moins de 10 cm) avec une précision raisonnable, le dispositif de l’illustration 66 qui
correspond à un mini-goniomètre peut être
utilisé.
Dispositif
Un local sombre, non réfléchissant (au
moins 2 m x 2 m x 2 m).
Un demi-cercle (ou 2, l’un pour la mesure
longitudinale et l’autre pour la mesure
transversale, voir illustration) d’un rayon de
69
1 mètre (semblable à la demi-boucle d’un
circuit automobile miniature) monté à la
verticale.
Une installation de montage pour la
lampe au milieu de la «boucle». Si possible,
sans que le flux lumineux ne soit ombragé
par la fixation!
Un raccordement électrique pour la
lampe
Des points de fixation pour le capteur du
luxmètre avec un espacement angulaire de
15°. Important: les points de fixation sont
placés exactement à angle droit avec le
centre de la lampe.
Pour une distance de mesure de 1 mètre
entre la source lumineuse et le capteur lumineux, l’intensité lumineuse en candela
(cd) correspond à l’éclairement lumineux
en lux (lx).
Mesure en 6 étapes
1. Mesure des éclairements lumineux à
chacun des points de mesure établis, 13
sur l’illustration avec un espacement angulaire de 15 °.
2. Orientation de la source lumineuse ou
du goniomètre de 90° par rapport à l’axe
vertical et mesure des éclairements lumiEtape
neux pour tous les angles de 15° dans le
sens transversal.
3. Calcul des moyennes des valeurs mesurées dans le sens longitudinal et transversal.
4. Calcul des moyennes des valeurs en lux
pour les 12 angles intermédiaires, donc
compris entre 0 et 15°  7,5°, entre 15°
et 30°  22,5° etc. jusqu’à 172,5°.
5. Pour chaque angle intermédiaire: calcul
de la part de la surface éclairée de la
sphère.
2 · [cos(1/180·) – cos(2/180·)].  =
3,1416, par exemple pour 7,5°:
surface = 2 · 3,14[cos(165/180 · 3,14) – cos
(180/180 · 3,14)] = 0,21 m². La somme de
toutes les surfaces partielles donne la surface de la sphère du cercle d’unité de
rayon 1 mètre. En travaillant avec les
angles de 15° donnés, ces valeurs ne doivent pas être recalculées.
6. Pour chaque angle intermédiaire: calcul
de la part de flux lumineux. Eclairement
lumineux · surface, par exemple 7,5 °: 28
lx · 0,21 m² = 6 Lumen (lm). La somme de
tous les flux lumineux donne le flux lumineux total de la source lumineuse.
Valeurs de mesure
Calcul
2
Eclairement
lumineux
longitudinal
(lx)
0
57
3
Moyenne
(lx)
4
Moyenne
avec correction d’angle
(lx)
0°
15°
1
Eclairement
lumineux
transversal
(lx)
0
55
0
56
30°
66
70
68
45°
83
81
82
60°
83
83
83
75°
79
77
78
90°
75
75
75
105°
77
79
78
120°
83
83
83
135°
86
88
87
150°
87
91
89
165°
180°
86
85
87
87
88
86
Angle
5
Surface
éclairée
(m2)
6
Flux lumineux
(lm)
28
0,21
6
62
0,63
39
75
1,00
75
83
1,30
107
81
1,52
122
77
1,63
124
77
1,63
124
81
1,52
122
85
1,30
111
88
1,00
88
89
0,63
56
87
0,21
19
12,56
993
Total
Tableau 39:
Calcul du flux lumineux total d’une
lampe à incandescence 75 W à partir
de 26 valeurs lux
mesurées.
70
Lampes
3.6 Lampes économiques:
erreurs courantes
Beaucoup d’idées foncièrement fausses circulent sur les lampes économiques. En
voici une sélection:
Affirmation 1: L’allumage d’une lampe
fluorescente consomme plus d’énergie que
son fonctionnement pendant une heure.
Ce qui est vrai: Aucune surconsommation
en énergie n’est due à l’allumage! Le fait
d’éteindre la lampe apporte toujours une
réduction de la consommation électrique.
Si c’était le cas, pendant le temps d’amorçage d’à peine une seconde, la consommation électrique d’une lampe de 36 watts
développerait une puissance de
130 000 W. Ce qu’aucun fusible ne
pourrait supporter.
 Affirmation 2: Une commutation fréquente des lampes économiques réduit leur durée de vie.
Ce qui est vrai: La réduction de la
durée de vie en raison de la commutation dépend de la qualité de la
lampe. Pour les lampes économiques
à longue durée de vie (à partir de
12 000 heures de fonctionnement
déclarées), une réduction dans la
pratique est insignifiante. Ces
lampes peuvent être allumées et
éteintes plus de cent fois par jour
pendant 12 ans.
 Affirmation 3: Les lampes fluorescentes papillotent.
Ce qui est vrai: Les ballasts électroniques permettent aux luminaires modernes de fonctionner à une fréquence
de 40 000 Hertz. L’œil humain ne perçoit
pas les fréquences supérieures à 100 Hertz.
Les vieilles lampes fluorescentes avec des
ballasts conventionnels papillotent en revanche à 50 Hertz, ce qui est effectivement
désagréable pour les personnes.
Affirmation 4: La lumière des lampes
fluorescentes est froide et mate.
Ce qui est vrai: Les températures de couleur et les spectres de lumières peuvent être
choisis lors de l’achat d’une lampe fluorescente. Les lampes 3 bandes dans les couleurs «blanc chaud» (désignation 830) ou
«blanc extra chaud» (827) produisent une
lumière dont le rendu des couleurs correspond à celui d’une lampe à incandescence.
Affirmation 5: L’intensité des lampes
fluorescentes ne peut pas être réglée.
Ce qui est vrai: Le réglage de la luminosité
est possible pour les lampes fluorescentes.
Pour cela, des ballasts électroniques graduables sont toutefois nécessaires. Par
ailleurs, un câble supplémentaire est également requis. Pour les lampes économiques
à vis, il existe quelques rares modèles pouvant être réglés par le biais de gradateurs
de lampe à incandescence classiques.
Affirmation 6: Les lampes fluorescentes
sont coûteuses.
Ce qui est vrai: Les lampes à incandescence ne sont moins chères qu’à l’achat,
c’est le contraire à l’utilisation. En comparaison globale, la lampe fluorescente est
nettement meilleur marché. Le remplacement d’une lampe à incandescence de 100
W par une lampe économique au flux lumineux identique permet une économie de
Fr. 100, calculée sur la durée de vie de la
lampe.
Affirmation 7: Les lampes halogènes
basse tension sont des lampes économiques.
Ce qui est vrai: L’erreur provient d’une
mauvaise compréhension des termes. Ce
n’est pas la consommation d’énergie de la
lampe qui est basse, mais sa tension, d’où
son nom «lampe halogène basse tension».
Cette faible tension nécessite des courants
élevés dans des fils relativement épais. L’efficacité lumineuse d’une lampe halogène
de 50 W est 50 % meilleure que celle d’une
lampe à incandescence mais trois fois
moins bonne que celle d’une lampe fluorescente compacte.
Affirmation 8: La fabrication consomme
beaucoup d’énergie.
Ce qui est vrai: La fabrication d’une lampe
économique consomme près de quatre fois
plus d’énergie que la fabrication d’une
lampe à incandescence. La longévité de la
lampe économique étant environ dix fois
plus élevée que celle de la lampe à incandescence, le bilan énergétique global va
toutefois nettement en faveur de la lampe
économique.
Chapitre 4
4.1 Propriétés et comportement de fonctionnement
Les diodes électroluminescentes (LED) sont
des éléments semi-conducteurs dont on
connaît le mode de fonctionnement grâce
à l’électrotechnique et à l’informatique.
Les LED utilisent le même effet physique
que les cellules solaires, en sens inverse
toutefois: la lumière (du soleil) est transformée en courant continu tandis que la LED
transforme le courant continu en lumière.
Les LED rouges ont été inventées aux alentours des années 1960 et utilisées comme
voyants lumineux dans les horloges et
autres appareils. Dix ans plus tard, les LED
verte et jaune voient le jour et ce n’est que
dans les années 1990 que les LED bleues
sont apparues sur le marché. Vers l’an
2000, avec un revêtement fluorescent, de
la lumière blanche de bonne qualité a pu
être produite à partir d’une LED bleue. Les
bases ont ainsi été posées pour l’éclairage
aux LED dans les locaux.
Aujourd’hui dans la pratique, l’efficacité
énergétique des LED atteint au moins le
niveau de la lampe économique avec plus
de 50 lumens/watt. Les meilleures lampes
LED atteignent jusqu’à 100 lm/W. Leur développement n’est pas encore terminé, car
d’ici à 10 ans l’intensité lumineuse sera
doublée ou triplée avec des LED blanches.
La technologie des LED va révolutionner
l’éclairage dans les 10 prochaines années,
ce qui devrait être comparable avec le remplacement du disque de vinyle par le CD.
Tendances
Les tendances dans le domaine de l’éclairage vont être complètement déterminées
par les LED, dans les prochaines années.
L’efficacité énergétique va grosso modo
encore doubler pour parvenir à environ
150 lumens par watt.
La zone de puissance va être étendue, de
sorte que toutes les tâches d’éclairage
pourront être solutionnées avec des LED.
Les prix vont chuter, mais les proportions
et la rapidité de cette baisse dépendront de
facteurs économiques et politiques ainsi
que de la disponibilité des matières premières. Actuellement, 97 % des «terres
rares» nécessaires pour fabriquer des LED
proviennent de Chine.
En plus de la technologie classique des
LED, des travaux de recherche concernant
la DELO (Diode électroluminescente organique) sont en cours. Les DELO présentent
des avantages mais également des inconvénients face aux LED cristallines:
Avantages: Moins de besoin en matériaux, lumière étendue sur des plaques
minces
Efficacité énergétique (lumens/watt)
140
LED
120
100
80
60
Lampe
économique
40
20
1960
Lampe
halogène
1970
1980
1990
2000
2010
an
Illustration 67:
Evolution de l’efficacité énergétique
des diodes lumineuses.
72
Inconvénients: Rendement plus faible,
durée de vie plus courte.
Certains prévoient qu’il sera possible à
l’avenir d’acheter une lumière DELO quasiment sous la forme de rouleaux de papier
peint éclairant et d’en tapisser les murs et
les plafonds. Mais la réalisation de cette
vision devra attendre encore un peu. Les
DELO actuelles mesurent au maximum 10
cm sur 10 cm et ont une efficacité lumineuse qui, avec 20 l/W, se situe autour de
celle des lampes halogènes.
Illustration 68:
Tendance à long
terme pour les LED
organiques (OLED).
Pays
Chine
Inde
Brésil
Malaisie
Etats CEI
USA
Australie
Autres
Total
Métaux des terres rares
Les métaux des terres rares sont utilisés
dans de nombreux appareils techniques et
électroniques, notamment dans les lampes
économiques, les LED, les téléviseurs, les
écrans LCD et plasma, les batteries, les
piles à combustibles, les pots catalytiques,
les filtres à particules de suie, les appareils
à rayons X, le laser, les câbles de fibre optique, les aimants, les moteurs électriques,
les moteurs d’avion, les réacteurs atomiques. L’abréviation souvent utilisée
«terres rares» au lieu de «Métaux des
terres rares» est équivoque. Ce nom vient
de l’époque de la découverte de ces éléments et repose sur le fait qu’ils ont
d’abord été découverts dans les minéraux
rares et qu’ils en ont été isolés sous forme
d’oxydes (autrefois appelés «terres»). Les
éléments chimiques du 3e groupe du tableau périodique suivants font partie des
métaux des terres rares: scandium (numéro atomique 21), yttrium (39), lanthane
(57), cérium (58), praséodyme (59), néodyme (60), prométhium (61), samarium
(62), europium (63), gadolinium (64), terbium (65), dysprosium (66), holmium (67),
erbium (68), thulium (69), ytterbium (70)
et lutécium (71).
La quantité extraite dans le monde était de
124 000 tonnes en 2008. La Chine en a
produit près de 119 000 tonnes en 2006 et
domine totalement le marché (2007: 95 %
du marché mondial, 2010: 97 %). La Chine
a limité la quantité de ses exportations en
terres rares. Pour quelques métaux, une
interdiction totale d’exportation devrait
être appliquée (yttrium, thulium et terbium) et pour le néodyme, le lanthane, le
cérium et l’europium, un quota d’exportation de 35 000 tonnes devrait être fixé.
Avec cette politique, la Chine souhaite obtenir l’exécution de la production de technologies clé sur le sol chinois. L’exploitation des réserves de terres rares est très
coûteuse. Les métaux sont nettoyés dans
des fosses avec de l’acide. La boue, ainsi
polluée, garde des résidus causant des
dommages considérables à l’environnement, en particulier en Chine.
Extraction 2006
(t)
Extraction 2007
(t)
Extraction 2008
(t)
119 000
2 700
730
200
n.i.
0
0
n.i.
123 000
120 000
2 700
730
200
n.i.
0
0
n.i.
124 000
120 000
2 700
650 t
380 t
n.i.
0t
0t
n.i.
124 000
Extraction 2009 Réserves connues
(t)
(t)
120 000
2 700
650
380
n.i.
0
0
n.i.
124 000
36 000 000
3 100 000
48 000
30 000
19 000 000
13 000 000
5 400 000
22 000 000
98 600 000
Tableau 40:
Extraction et réserves des métaux précieux des terres rares.
73
4.2
Avantages des LED
Les diodes luminescentes possèdent de
nombreux avantages en comparaison des
ampoules classiques, ce qui les rend intéressantes, malgré leur prix élevé, pour des
applications définies.
Pas de chaleur résiduelle infrarouge
et pas d’ultraviolets dans le rayonnement lumineux: Ces qualités sont un
grand avantage dans les magasins et les
musées surtout, car les marchandises et les
pièces d’exposition éclairées sont protégées contre le vieillissement.
Type de construction compacte: Permet le développement de modèles de
lampes et de luminaires filigranes qui peuvent être utilisés dans un espace très réduit.
Lumière brillante: Les lampes LED diffusent une lumière brillante, en forme de
points, et peuvent donc être utilisées en
remplacement idéal de n’importe quelle
lampe halogène.
Efficacité élevée: D’ores et déjà, les
lampes LED sont aussi efficientes que les
lampes économiques. Dans les prochaines
années, cette efficience devrait au minimum doubler.
Longue durée de vie: Grâce à une durée de fonctionnement moyenne de 1000
heures par an, les lampes LED peuvent
remplir leur fonction pendant 20 à 30 ans.
Une bonne qualité des composants et un
refroidissement suffisant sont le gage
d’une longue durée de vie.
Démarrage immédiat: Contrairement
aux lampes économiques, les lampes LED
diffusent leur pleine quantité de lumière
immédiatement après l’allumage.
Bonne gradabilité: L’intensité de la plupart des lampes LED peut être réglée.
Contrairement à toutes les autres sources
lumineuses, les LED ne perdent pas en efficacité lors de la gradation. Quelques modèles sont même plus efficaces en charge
partielle.
Modulation des couleurs: La modulation des couleurs est une caractéristique
spéciale des LED. En principe, n’importe
quelle couleur souhaitée peut être produite, que ce soient les tons blancs (blanc
chaud, blanc froid) ou des couleurs vives
comme le rouge, le vert et le bleu. Pour les
luminaires LED coûteux, la température de
couleur n’est pas prédéfinie à l’usine et
peut être choisie par commande à distance
(ou application IPhone).
Gradation des LED
Contrairement aux lampes à incandescence et aux lampes fluorescentes, les LED
sont graduables sans perte et gagnent
même en efficacité énergétique. Il existe
deux procédés de gradation connus (Illustration 69).
LED (procédé CCR)
120%
100%
LED (procédé PWM)
80%
60%
Lampe fluorescente
(ballast graduable)
40%
20%
100%
(gradation de début de phase)
90%
80%
70%
60% 50% 40% 30%
Degré de gradation
20%
10%
Illustration 69:
Efficacité énergétique en relation
avec le degré de
gradabilité des
lampes LED en comparaison avec les
lampes fluorescentes et les lampes
à incandescence.
74
Illustration 70:
Section du «Panos
Infinity» de Zumtobel avec la technique Cree-TrueWhite.
Illustration 71:
Lumière LED
chaude, blancneutre et blancfroid provenant du
même luminaire
(Technique PAL, Regent).
Procédé PWM
Avec la modulation de largeur d’impulsions, l’électricité est synchronisée avec
des commutations très rapides, donc mises
sous tension et hors tension successives.
Les commutations sont effectuées plusieurs dizaines de milliers de fois par seconde, de sorte qu’aucun scintillement
n’est perceptible. De cette façon, les LED
peuvent être graduées pratiquement sans
perte jusqu’à un faible pourcentage de
leur pleine puissance. L’autoconsommation de l’électronique doit aussi être prise
en compte. En cas de faible niveau de gradation, elle pèse plus dans la balance, la
gradation n’est donc pas tout à fait sans
perte. Avec la gradation PWM, la propriété
de rendu des couleurs de la LED reste
presque inchangée.
Procédé CCR
CCR est l’acronyme de «Constant Current
Reduction» («Réduction du courant
constant») et utilise l’avantage d’une
meilleure efficacité de la LED en pleine
LED rouges et blanches
Ailettes de
refroidissement
Chambre de mixage
Diffuseur
Réflecteur
charge lors de la réduction du courant
électrique. Du point de vue de l’efficacité
énergétique, ce procédé doit être préféré
au procédé PWM. Toutefois les propriétés
de rendu des couleurs changent plus fortement avec la gradation CCR de la LED
qu’avec le procédé PWM. Ce procédé de
gradation est plus efficient, mais n’est que
peu utilisé, puisque sur le marché il n’existe
pas encore de dispositif de fonctionnement pour la gradation CCR.
Efficacité lors de la gradation (exemple): Si la quantité totale de lumière est
réglée à 20 %, les lampes LED diffusent
25 % de la lumière avec la gradation CCR
(125 % de 20 %) et 20 % avec une gradation PWM. En revanche, pour les lampes
fluorescentes, ce ne sont que 8 % (40 % de
20 %) et pour les lampes incandescentes
moins de 2 %. Cela signifie concrètement
qu’une lampe à incandescence ayant une
efficacité de 12 lumens par watt avec une
gradation de 20 % ne présente plus qu’une
efficience égale à 1 lumen par watt.
Modulation des couleurs pour les LED
Une autre excellente propriété de la diode
luminescente est son aptitude à produire
une température de couleur quelconque
sans utiliser pour cela de filtre générant
une perte. La modulation des couleurs est
particulièrement intéressante lorsqu’il
s’agit de produire différents tons de blanc.
Certes le blanc, comme toutes les autres
couleurs, est obtenu à partir du mélange
des couleurs primaires rouge, vert et bleu
(RVB). Mais lorsqu’un haut rendu des couleurs est demandé, le mélange RVB ne suffit plus. Pour un mélange des couleurs de
75
grande qualité, on utilise la plupart du
temps des LED blanc froid comme base.
Elles sont associées à des LED jaunes ou
rouges et la lumière de la LED de plusieurs
couleurs différentes est mélangée par le
biais d’un diffuseur. Les différentes commandes de la luminosité des LED blanches
et de couleur génèrent différents tons de
blanc avec un indice de rendu des couleurs
élevé. Ce procédé est surtout appliqué
dans la pratique pour les spots et les
downlights. Avec ce système PAL (Perception Adaptive Lightsource) de Regent, tous
les tons de blancs compris entre 2700 et
6500 kelvins peuvent être produits avec le
procédé décrit pour une qualité de rendu
des couleurs invariablement élevée avec
une seule source lumineuse. Au moyen
d’un simple bouton-poussoir, les couleurs
peuvent être modifiées à tout moment. Si
par exemple des vêtements bleus sont
vendus dans un magasin de mode, alors le
spot LED sera réglé sur blanc froid, ce qui
a pour conséquence un éclairage intense
des couleurs bleues. Si des chaussettes
rouges sont mises en valeur, alors le spot
LED sera réglé sur blanc chaud.
Le spot LED de couleur variable est également intéressant pour le commerce alimentaire. Ainsi, les différents étalages
peuvent être mis en valeur avec différentes
couleurs: un fromage avec une couleur
jaune, du pain avec du marron, de la
viande en rouge et du poisson avec du
rose-bleuté. Cette manipulation chromatique des sources lumineuses destinée à la
promotion des ventes n’est pas récente,
mais on a dû jusqu’ici utiliser des filtres
spéciaux qui absorbaient beaucoup de lumière. Avec la LED, cela fonctionne sans
filtre et sans perte d’efficacité (Illustration
71).
Une autre application intéressante permet,
par le mélange de LED blanc froid et rouge,
de produire avec efficacité une lumière
blanc chaud. En général, les LED blanc
chaud sont moins efficientes que les blanc
froid (en raison de leur revêtement fluorescent «plus épais»). Si on mélange dans un
diffuseur une lumière LED blanc froid efficiente avec une lumière LED rouge tout
aussi efficiente, alors on obtient une lu-
mière blanc chaud de grande qualité et de
grande efficience aussi. C’est l’exemple
des downlights «Panos Infinity» de la société Zumtobel: les luminaires blanc chaud
atteignent, avec un maximum de 77 lm/W
et un très bon indice de rendu des couleurs, une efficacité énergétique deux fois
plus élevée que le downlight avec des
lampes fluorescentes compactes (Illustration 70).
4.3
Défis
En ce qui concerne l’efficacité lumineuse
(efficacité énergétique) des diodes luminescentes, il existe de grandes différences
qui sont dues à la qualité de la lumière
mais également à la stratégie de prix de
nombreux fournisseurs. Le prix est certes
un facteur important, mais on ne peut pas
supposer de manière générale que les LED
coûteuses sont meilleures. Les modules de
base de la LED, les cristaux semi-conducteurs éclairés, sont proposés sur le marché
dans différentes qualités. Pour le classement, on utilise les systèmes Binning (classification des LED). Chaque LED est affectée à un code BIN qui présente différentes
qualités, comme par exemple la température de couleur, l’efficacité énergétique et
des tolérances.
Exemple pour une LED coûteuse: une
puce LED à efficacité lumineuse élevée,
avec une température de couleur blanc
chaud, un indice de rendu des couleurs
élevé et de faibles tolérances de ces valeurs
dans le même BIN.
Exemple pour une LED bon marché: une
puce LED à efficacité lumineuse faible à
Efficacité lumineuse (lm/W)
100
LED coûteuse
Illustration 72:
Le «Bin» détermine
l’efficience, les tolérances et les prix.
Binning de
LED
80
60
40
20
LED avantageuse
0
3000
4000
5000
6000
7000 Température de couleur (K)
76
moyenne, avec une température de couleur blanc froid, un indice de rendu des
couleurs faible et de hautes tolérances de
ces valeurs dans le même BIN.
La grande diversité des codes BIN constitue un problème central sur le marché des
LED. En effet, les fabricants utilisent
d’autres systèmes de Binning. Une standardisation et une limitation du BIN à un
nombre clair de modèles n’existe toujours
pas. Pour les fabricants de composants
LED de qualité supérieure, il est difficile
d’acheter des bons BIN sur le marché. Pour
le marché de masse, les LED peuvent en
revanche être achetées en grandes quantités et à des prix avantageux: ce capharnaüm de LED de toutes les températures
de couleur et de toutes les quantités lumineuses possibles nuit aux lampes qui sont
alors vendues bon marché et donnent une
mauvaise image de la jeune technologie
LED (Illustration 72).
Illustration 73:
La gestion thermique et la qualité
de l’appareil déterminent la durée de
vie.
Durée de vie
La longévité est l’avantage le plus mentionné pour la LED, ce qui la rend compétitive actuellement. La durée de vie est
donc un critère clé, mais également un
défi en matière de design et de fabrication
d’une lampe ou d’un luminaire LED.
Certes, les modules LED actuels atteignent
une durée de vie type de 30 000 à 50 000
heures, toutefois uniquement lorsque la
gestion de la température est exacte et
que le dispositif de fonctionnement nécessaire est constitué de bons composants.
L’émission de chaleur et la durée de vie
Lampe LED
Lumière LED
Lentille
70°C
Corps de
refroidissement
40°C
Puce
80°C
1mm
vont de pair pour la LED: si la température
de la puce dépasse une certaine limite
(p. ex. 80 °C suivant le modèle), la durée
de vie diminue fortement. Le recul de la
durée de vie signifie pour les diodes luminescentes une diminution continue de la
diffusion de lumière. En règle générale,
une durée de vie de 50 000 heures signifie
une baisse de la quantité de lumière de
30 %. Pour les LED surchauffées, la quantité de lumière baisse très rapidement ou
entraîne la destruction totale de la lampe.
Pour que la lampe LED ne surchauffe pas,
elle a besoin d’un refroidisseur. Celui-ci
doit évacuer la chaleur qui est générée sur
la partie arrière de la puce. Sur la partie
avant, dans le faisceau lumineux, il n’y a
pas de chaleur! La puce d’une LED de 1
watt de puissance possède une surface
d’environ 1 mm2. Cette petite surface atteint 80 °C et plus. Pour évacuer la chaleur,
une surface refroidissante de plusieurs
centimètres carrés est nécessaire. On reconnaît aisément qu’une lampe LED de 5,
10 ou 30 watts nécessite une plus grande
surface métallique afin que la puce ne surchauffe pas. Lorsque les diodes luminescentes sont directement intégrées dans un
luminaire, le corps métallique du luminaire
est idéal pour évacuer cette chaleur. Pour
les spots compacts ou les lampes Retrofit,
des ailettes de ventilation doivent être prévues à cet effet.
En plus de l’émission de chaleur, la qualité
du dispositif de fonctionnement est également essentielle pour une longue durée de
vie. De très petits dispositifs de fonctionnement (dans les petites lampes) sont fondamentalement plus sujets à panne que
les grands. Finalement, cela dépend des
différents éléments et de leur traitement.
De l’extérieur, on ne peut pas voir si le dispositif de fonctionnement de la lampe est
bon. On est donc dépendant de la fiabilité
du fournisseur ou des marques du produit
(Illustration 73).
Rendu des couleurs
L’évaluation de la qualité lumineuse et
chromatique des sources lumineuses se
modèle sur les critères de spectre visible,
de température de couleur, d’espace chro-
77
matique et d’indice de rendu des couleurs.
Pour les lampes à incandescence, la température de couleur est conditionnée physiquement et ne peut être modifiée. Pour
les lampes fluorescentes, la température
de couleur peut être variable mais de manière clairement standardisée. Par contre,
l’offre est infinie pour les lampes LED.
Chaque lampe LED diffuse une autre lumière, que ce soit en termes de couleur, de
température de couleur ou de spectre visible. Ce qui fait du remplacement d’une
lampe hors service un vrai défi, si une lumière homogène (blanche!) est souhaitée
et non pas un éclairage du genre sapin de
Noël. L’aspect chromatique revêt par
conséquent une importance capitale lors
de l’utilisation de LED.
Illustration 74:
Spectre visible de la
lumière du jour.
Illustration 75:
Spectre visible
d’une lampe à incandescence.
Lumière du jour
lité
sibi
de
il
l’œ
400 nm
500 nm
600 nm
700 nm
Sen
lité
sibi
de
il
l’œ
La lumière du jour a un spectre visible
complet: toutes les couleurs allant du bleu
au rouge en passant par le vert et le jaune
sont présentes. La part de bleu domine (Illustration 74).
La lumière de la lampe à incandescence
est quasi le contraire de la lumière du jour:
elle possède certes un spectre visible complet, mais la part de rouge domine (Ill. 75).
La lumière émise par les lampes économiques (et toutes les autres lampes à décharge) possède un spectre visible complet.
Les couleurs primaires sont certes présentes, mais les différents tons intermédiaires sont faibles ou pas du tout visibles.
Pour les applications professionnelles, il
existe également des lampes fluorescentes
dont le spectre ne présente que des petits
vides. Ces lampes se reconnaissent avec un
Température de couleur
La température de couleur indique le «niveau de blanc» d’une source lumineuse
qui est quantifié en kelvin. (0 Kelvin =
–273 °C).
Le filament de tungstène d’une lampe à
incandescence est chauffé à 2700 kelvins
(donc 2427 °C) et diffuse ainsi sa lumière
blanc chaud type.
Sen
Spectre visible
Les différentes sources lumineuses auxquelles les personnes sont exposées ont
des compositions de couleur différentes.
Certes, ces combinaisons sont perceptibles
comme lumière blanche, mais avec de
grandes différences. Si on analyse ces
sources lumineuses avec un spectrophotomètre, ces différences seront mises en évidence. Dans les spectres visibles des illustrations 74 et 78, la courbe V-Lambda est
superposée, ce qui indique la sensibilité de
l’œil humain aux différentes couleurs.
meilleur indice de rendu des couleurs de 90
au lieu de 80 pour les lampes économiques
normales (Illustration 76).
La lumière LED est meilleure que celle de
la lampe économique, son spectre est complet. Toutes les lampes LED possèdent cependant un «trou dans le spectre» entre le
bleu et le vert. Cela vient de la transformation de la LED bleue en lumière blanche
visible au moyen de substances luminescentes. Plus ce trou est petit, meilleur est le
rendu des couleurs de la lampe LED (Illustrations 77 et 78).
400 nm
500 nm
600 nm
700 nm
78
A la surface du soleil, la température est
d’environ 6500 kelvins. C’est ce qu’on appelle la température de couleur ou le blanc
couleur du jour.
Pour les LED et les lampes fluorescentes,
différentes températures de couleur peuvent être sélectionnées et atteintes grâce à
un revêtement composé de différentes
Lampe économique
ilité
sib
Sen
de
il
l’œ
400 nm
500 nm
600 nm
700 nm
LED
lité
sibi
Sen
de
il
l’œ
400 nm
500 nm
600 nm
700 nm
LED
Sen
lité
sibi
de
il
l’œ
400 nm
500 nm
600 nm
700 nm
substances luminescentes. La température
des couleurs n’a rien à voir avec la température d’un radiateur thermique. Dans les
bâtiments publics, on utilise souvent des
lampes blanc neutre de 4000 kelvins.
Tandis que les températures de couleur
avec les lampes fluorescentes sont standardisées (2700 K, 3000 K, 4000 K et 6500 K),
presque toutes les couleurs sont disponibles entre 2500 et 6500 K pour les LED.
Une standardisation comme celle des
lampes fluorescentes n’existe pas encore.
La température de couleur n’est pas une
caractéristique de qualité d’une source lumineuse. L’affirmation populaire veut que
la lumière froide soit souvent interprétée
comme mauvaise lumière, bien que la
température de couleur d’une lampe n’ait
rien à voir avec ses propriétés de rendu des
couleurs. La raison à cela se situe dans la
perception subjective: la lumière très froide
du soleil est diffusée avec une luminosité
considérable. La même température de
couleur pour la luminosité d’un local est
ressentie comme désagréable surtout par
les personnes des pays nordiques. Dans les
pays du Sud, les lampes économiques
blanc lumière du jour par exemple ne donnent pas lieu à des plaintes. La lumière
chaude correspond à la couleur du feu.
Elle est ressentie comme agréable et bienfaisante surtout pour les personnes des
régions froides du globe.
Cree, le fabricant américain de LED, garantit avec une méthode intéressante que les
lampes LED blanc chaud possèdent également une grande efficacité et un indice de
rendu des couleurs élevé (supérieur à 90)
ainsi qu’une couleur de température
stable, définie avec précision. Cree prend
une LED blanc lumière du jour et la mélange, dans une chambre de mélange,
avec une LED rouge jusqu’à l’obtention de
la température de couleur souhaitée. Les
différentes modifications de couleur des
deux types de LED datées sont enregistrées via un capteur et comparées par le
biais d’une électronique intégrée. De cette
façon, on garantit à tout moment qu’un
nouveau luminaire pourra être fabriqué
avec la même quantité exacte de couleur.
Illustration 76:
Spectre visible
d’une lampe économique usuelle.
Illustration 77:
Spectre visible
d’une bonne lampe
LED (CRI = 90).
Illustration 78:
Spectre visible
d’une mauvaise
lampe LED (CRI
bas).
79
La possibilité d’obtenir de nombreuses
nuances de couleur dans les tons de blanc
est ainsi accessible de façon élégante.
Illustration 79:
Triangle des couleurs (forme de semelle) visibles par
l’œil humain.
Illustration 80:
Tests de l’indice de
rendu des couleurs
(selon DIN 6169).
Espace chromatique
L’espace chromatique englobe toutes les
couleurs du système colorimétrique CIE visibles par l’œil humain. Ce système a été
défini par la Commission internationale de
l’éclairage (CIE) pour créer une relation
entre la perception humaine des couleurs
(couleurs) et les causes physiques du stimulus de couleurs (composante chromatique).
Il s’agit en réalité d’un espace en trois dimensions tel que défini par Rösch en 1928.
Sur la surface, on ne peut représenter que
deux dimensions (Illustration 79). Tous les
stimulus de couleur réalisables techniquement, que ce soient les couleurs de lumière ou les couleurs d’objets, se situent à
l’intérieur des surfaces chromatiques paraboliques. Le triangle chromatique est appelé «semelle de chaussure» ou «fer à
cheval» en raison de sa forme. En fonction
de la situation d’éclairage, l’espace chromatique peut se trouver partout dans le fer
à cheval. La courbe Black Body est importante sur le plan technique. Sur son tracé,
les couleurs sont indiquées en kelvin
comme température d’un spot idéal (corps
noir). Pour chaque source lumineuse, un
espace chromatique peut être indiqué
dans un système de coordonnées xy. Pour
les bonnes lampes, l’espace chromatique
se situe sur la courbe Black Body, par
exemple avec x = 0,45 et y = 0,41 (lampe
incandescente).
Indice de rendu des couleurs (Ra)
La propriété de rendu des couleurs d’une
source lumineuse désigne la qualité de visualisation des couleurs d’objet et porte le
nom d’indice Ra. Pour évaluer le rendu des
couleurs, on utilise huit nuances insaturées
sélectionnées, quatre nuances saturées
ainsi qu’un vert chlorophylle spécial et une
nuance semblable à la peau humaine. Le
rendu des couleurs sous la source lumineuse à évaluer est comparé, pour chacun
de ces modèles chromatiques, à la température de couleur qui se rapproche le plus
à celle d'un radiateur thermique (donc
presque égale à la couleur de la lumière).
La valeur maximale de Ra est égale à 100,
lorsque la lampe observée ne dévie pas de
la source de référence. Eclairées par cette
lampe, toutes les couleurs d’un objet peuvent être identifiées et apparaître «naturelles» à celui qui les observe. Plus l’indice
y
520 nm
0,8
540 nm
Co
ur
0,7
be
sp de
ec se
tra ns
le ibil
0,6
ité
0,5
580 nm
4000 K
0,4
600 nm
620 nm
6500 K
2500 K
0,3
Courbe de Black Body
«bonne lumière blanche»
0,2
480 nm
0,1
e
ign
780 nm
e
rpr
pou
L
380 nm
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
x
R1
Vieux rose
R9
Rouge saturé
R2
Jaune moutarde
R10
Jaune saturé
R3
Vert jaune
R11
Vert saturé
R4
Vert clair
R12
Bleu saturé
R5
Turquoise
R13
Rose (couleur chair)
R6
Bleu clair
R14
Chlorophylle
R7
Mauve
R8
Lilas
80
de rendu des couleurs Ra descend en dessous de 100, plus le rendu des couleurs sur
les objets éclairés est mauvais.
Comme indice de rendu des couleurs Ra
d’une source lumineuse (ou IRC en anglais
pour Indice de Rendu des Couleurs), on indique en général la moyenne des huit couleurs insaturées. Si cette valeur se situe audessus de 80, on parle de bon rendu des
couleurs, et de très bon au-delà de 90. Les
couleurs saturées, les tons chair et vert
chlorophylle, ne sont souvent pas utilisées,
mais elles jouent un rôle important surtout
pour les lampes LED. La valeur 9 (rouge saturé) indique à quel point la lampe LED est
similaire à la lampe halogène. Le rouge saturé devrait donc être spécialement
contrôlé pour les LED.
4.4
Illustration 81:
Produits LED
typiques.
Produits et applications
Actuellement, la LED peut être désignée
comme premier choix pour certaines applications.
Liseuses: Tandis qu’une lampe halogène
en fonctionnement devient très chaude, les
luminaires LED restent tièdes. Pour les liseuses, la forme compacte de la LED est
par ailleurs un grand plus, même en comparaison avec d’autres luminaires à lampes
économiques.
Luminaires suspendus: La lumière
brillante convient mieux que n’importe
quel luminaire halogène suspendu au-dessus d’une table à manger et économise 80
à 90 % d’électricité. La plupart des magasins spécialisés et la grande distribution
proposent déjà de bons luminaires LED
pour table à manger.
Downlights: Les luminaires encastrés
dans le plafond des immeubles d’habitation ou commerciaux sont une solution
LED attractive: 50 % d’économies d’énergie par rapport aux lampes économiques,
voire 80 % par rapport aux lampes
halogènes avec une durée d’amortissement de seulement un à deux ans.
Spots: Dans les magasins, ils remplacent les lampes aux halogénures métalliques. Un faisceau lumineux sans émission de chaleur et des frais d’entretien
faibles parlent en faveur du spot comme
alternative.
81
Luminaires linéaires: Pour les couloirs
des bâtiments d’architecture de grande
qualité, c’est la solution de remplacement
optimale pour les rails lumineux avec tubes
fluorescents. Ce qui permet d’économiser
environ 50 % d’énergie en comparaison
avec des lampes fluorescentes.
Lampadaires de rues: Grâce à la lumière LED dirigée, on peut non seulement
réaliser des économies d’énergie mais également éliminer l’éblouissement désagréable sur les façades des immeubles
d’habitation bordant les rues.
Lampes Retrofit: Les lampes LED «à incandescence» et les spots LED «halogènes»
sont disponibles en remplacement des luminaires classiques. Ces derniers sont
certes très bien et nettement meilleurs que
les lampes économiques, mais leur prix est
moins attractif que celui des luminaires
avec LED fixes.
Applications recommandées avec
conditions: Eclairage dans les bureaux et
les salles de classe, luminaires sur pied,
spots pour halles et salles de sport.
4.5
Lampes LED à l’épreuve
A vrai dire, la technologie LED est prédestinée à une combinaison intégrale lampesluminaires. En raison de leur longue durée
de vie et de la nécessité d’un refroidissement suffisant, cela tombe sous le sens
d’intégrer les modules LED directement
dans le corps du luminaire et de renoncer
à un mécanisme de remplacement avec les
culots répandus (E27, GU10, autres). Mais,
comme c’est souvent le cas lors d’un tournant technologique fondamental, de nouveaux produits arrivent d’abord sous forme
connue sur le marché: les premières voitures ressemblaient à des carrosses, les
premiers ordinateurs à des machines à
écrire et les premières lampes LED à des
lampes à incandescence.
Un test mandaté par l’émission des
consommateurs «Kassensturz» de la Télévision suisse alémanique a montré qu’il
existe de bons produits qui fournissent
suffisamment de lumière pour le remplacement d’une lampe à incandescence de
60 watts et qui offrent ainsi une réelle alternative aux lampes économiques peu
appréciées. En octobre 2010, 14 lampes
LED commercialisables avec des culots E27
et E14 ont été mesurées dans le laboratoire fédéral METAS à Berne et leur déclaration d’exhaustivité et de conformité a
été contrôlée. Les critères étaient:
Quantité de lumière, puissance électrique et intensité lumineuse
Température de couleur, espace chromatique et indice de rendu des couleurs
Facteur de puissance
Distribution spectrale (en comparaison à
une lampe à incandescence).
En janvier 2011, les résultats ont été diffusés dans l’émission «Kassensturz» de la
Télévision suisse alémanique (Résultats des
mesures, Illustration 85 et Tableau 44).
Commentaire sur les résultats de mesure
Les puissances mesurées de 12 lampes
LED Retrofit divergent entre – 19 % et
+12 % des puissances nominales déclarées.
Ces différences sont relativement grandes.
La variance pour des lampes du même type
de construction aurait dû être tout aussi
importante. Le phénomène de grande divergence de puissance avec la valeur nominale apparaît dans les mêmes proportions
pour les lampes économiques également,
tandis que pour les radiateurs thermiques
(lampes à incandescence et halogènes) les
puissances coïncident généralement bien
avec les valeurs standard déclarées.
Les flux lumineux s’écartent également
fortement de la déclaration, en particulier
pour la lampe LED de Paulmann qui diffuse
34 % moins de lumière que ce qui est documenté. De même pour la lampe d’Evenlight qui diffuse nettement moins de lumière que ce qui est indiqué. Les deux
lampes sont de fabrication inconnue.
L’efficacité lumineuse est le rapport
entre le flux lumineux et la puissance absorbée. La meilleure valeur de 94 lumens
par watt est obtenue avec la lampe type
épi de maïs «Maslux» d’Onlux. Cette valeur peut être considérée comme la
meilleure valeur absolue et se situe nettement au-dessus de l’efficacité d’une lampe
économique (environ 60 lumens par watt).
82
Puissance*
W
W
%
Flux lumineux* lm
lm
%
Efficience*
lm/W
lm/W
%
Correspond à
W
une lampe à in- W
candescence*
%
Température de K
couleur*
K
12,8 6,7
3,3 13,5 7,6
4,0
5,2
5,7
9,4
5,7
6,0
2,9
12,0 7,0
3,0 12,0 8,0
4,0
5,5
7,0 10,0 5,5
7,0
3,2
+7
–4
+11 +12
–5
+1
–6
– 19
–6
+4
– 14 – 10
823 375 123 909 347 166 269 194 589 331 285 211
806 350 136 810 345 170 250 295 600 396 300 205
+2
+7
–9
+12
+1
–3
+8
– 34
–2
– 16
–5
+3
64
56
37
68
46
41
52
34
63
58
47
74
67
50
45
68
43
43
45
42
60
72
43
64
–5
+12 – 18
+1
+7
–4
+14 – 19
+5
– 19 +10 +16
61
34
14
66
32
18
26
20
47
31
27
22
60
32
15
60
40
25
60
60
40
+2
+5
–7
+10 – 21 – 30
– 22 – 49 – 31
2670 2703 2398 2722 3126 3082 2623 2516 2710 3415 3515 3295
2700 2700 2700 2700 3000 3000 2700 2500 2700 ww 3000 ww
–1
+0
– 11
+1
+4
+3
–3
+1
+0
+17
Rendu des couleurs Ra 81
81
91
86
82
84
88
78
92
66
92
68
R9 (rouge intensif)
14
32
77
66
19
25
51
– 10
86
– 21
88
– 22
0,82 0,65 0,61 0,94 0,83 0,43 0,58 0,86 0,89 0,46 0,41 0,29
Gradabilité
oui
oui
oui
non non non non
oui
oui
non non non
Part de lumière
derrière
%
14
6
0
0
0
2
0
2
2
0
0
2
latéral
%
61
52
61
38
39
68
25
35
16
27
34
68
devant
%
25
42
39
62
61
30
75
65
82
73
66
30
er
e
* 1 ligne: valeur déclarée, 2 ligne: valeur mesurée
lampe à incandescence 60W
60 W
Maslux 8W
Maslux 8 W
Led-Fox 12W
Led-Fox 12 W
Noser 3,5W
Noser 3,5 W
Barthelme 7W
Barthelme 7 W
Evenlight 5,5W
Evenlight 5,5 W
Ledon 10W
Ledon 10 W
Paulmann 7W
Paulmann 7 W
Toshiba 5,5W
Toshiba 5,5 W
Osram 4W
Bougie
Osram 4 W Bougie
Osram 8W
Osram 8 W
Osram 12W 810
Osram 12 W 810
Philips 3W
Bougie
Philips 3 W Bougie
Philips 7W
Philips 7 W
Philips 12W 806
Philips 12 W 806
12,5
12,0
+4
798
6,8 60,0
8,0
– 15
638 700
700
–9
64
94
12
88
+7
60
50
60
100
75
– 40 – 33
3116 2873 2700
ww 2850
+1
55
64
100
– 89 – 54
0,78 0,80 1,00
non non
oui
4
64
32
0
80
20
16
52
32
83
Illustration 82 (à
gauche): Les 14
lampes LED et 1
lampe à incandescence du test de
Kassensturz.
Peuvent être considérées comme bonnes
les valeurs des lampes LED comprises entre
50 et 60 lm/W (statut janvier 2011). Pour
les lampes de petite puissance, une valeur
de 40 lm/W peut également être considérée comme bonne. La différence entre l’efficacité maximale (Onlux: 94) et minimale
(Paulmann: 34), soit près de 3 fois moins,
mérite d’être signalée.
L’indication de la puissance équivalente de la lampe à incandescence fait
souvent l’objet d’une tricherie. La lampe
«Evenlight» de la boutique en ligne de CVS
prétend remplacer une lampe à incandescence de 60 watts mais ne diffuse de facto
que la lumière d’une lampe à incandescence de 30 watts. A l’exception de Philips,
Ordonnée
tous les fabricants indiquent de fausses
données. La raison devrait se trouver dans
la répartition lumineuse. Car les lampes diffusent souvent bien plus de lumière dans le
sens de rayonnement que latéralement
(pour en savoir plus, consulter le paragraphe «Répartition lumineuse»).
Une température de couleur, semblable à celle d’une lampe à incandescence,
de 2700 kelvins pour une LED est faisable
mais elle diminue l’efficacité des lampes. Le
blanc plus froid des LED est plus efficace et
moins risqué également en ce qui concerne
la perception subjective. Les LED blanc
chaud de 2700 kelvins peuvent diffuser
une lumière «jaunasse», une LED de 3300
K est bien moins sujette à produire une
Localisation chromatique des 14 lampes LED
0,45
2400K
13
6
3500K
Courbe de Black Body
0,4
2
14
10,11
8
1,7,9
12
5
Illustration 83:
Localisation chromatique des 14
lampes LED Retrofit
mesurées (extrait
du triangle des couleurs).
3
4
0,35
0,30
0,35
0,4
0,45
0,5
Abscisse
Tableau 41 (à gauche): Résultats de
mesure des tests
LED.
0,55
Illustration 84:
Répartition de la lumière des lampes
Retrofit sélectionnées (rouge = LED,
bleu = lampe à incandescence 60
watts).
Osram 12W 810
Philips 12W 806
Maslux 75 8W
lampe à incandescence 60 watts
84
teinte non souhaitée. Les lampes de 2700
K testées ont heureusement convaincu
avec leurs bonnes nuances de blanc.
Pour l’indice de rendu des couleurs Ra,
une valeur de 80 est considérée comme
bonne. La plupart des lampes fluorescentes
utilisées indiquent un Ra de 80. Les lampes
à incandescence et halogènes possèdent la
valeur maximale de 100. Dans les essais
menés avec les LED, les lampes présentaient des valeurs Ra comprises entre 55 et
92, donc de mauvais à très bon. Même si
l’impact de la valeur Ra est toujours discuté
dans les cercles spécialisés, elle est utile
comme mesure de comparaison utilisable
entre les valeurs de mesure très fortement
divergentes des lampes LED. Pour les experts, la valeur R9 pour rouge vif donne
d’autres indications sur la qualité du rendu
des couleurs: les valeurs pendant les essais
varient entre – 89 (!) et +88. Une valeur Ra
élevée pour le rouge est un bon indice de
similarité de la lampe LED avec une lampe
à incandescence.
Le facteur de puissance indique le rapport entre l’énergie active et l’énergie apparente. La puissance apparente est produite par la centrale électrique. Elle ne peut
cependant pas être consommée. Un facteur de puissance de 1 signifie que la puissance active est égale à la puissance apparente et qu’aucune puissance réactive ne
circule. Les lampes testées indiquent des
facteurs de puissance compris entre 0,29
et 0,89. Conformément à la directive européenne 2005/32/CE pour les lampes domestiques, aucune exigence ne s’applique
aux lampes LED. Pour les lampes économiques jusqu’à 25 watts, la valeur doit être
au minimum de 0,5 et pour les lampes supérieures à 25 watts la valeur minimale
doit être de 0,9. Pour les lampes LED, il faudrait viser une valeur de 0,9. Aucune des
lampes LED Retrofit mesurée n’atteint
cette valeur cible.
Répartition lumineuse
La comparaison des répartitions lumineuses des différentes lampes LED est intéressante. La plupart des produits de remplacement des lampes LED à incandescence possèdent une répartition lumineuse
nettement divergente de celle de la lampe
à incandescence (Illustration 83). Donc, si
une lampe LED est placée dans un luminaire à la place d’une lampe à incandescence classique, l’effet lumineux sera totalement différent dans plusieurs cas. Une
lampe LED type, comme par exemple l’Osram 12 watts, diffuse la plus grande partie
de la lumière vers l’avant. Placée dans un
luminaire suspendu au plafond, cette
lampe engendre donc une luminosité au
sol qui correspond aisément à celle d’une
ampoule à incandescence de 100 watts.
Le plafond reste cependant dans le noir, en
comparaison avec une lampe à incandescence de 60 watts. C’est différent avec la
lampe LED de 12 watts de Philips: sa répartition lumineuse correspond pratiquement
à celle d’une lampe à incandescence normale. L’effet lumineux reste donc pratiquement identique après le remplacement
d’une lampe à incandescence. Les lampes
épi de maïs représentent un troisième type
de lampes qui sont agencées avec plusieurs LED sur un cylindre. Elles ne diffusent de la lumière presque que latéralement, ce qui signifie dans l’exemple du
plafonnier que ce sont surtout les murs qui
sont éclairés tandis que le plafond et le sol
restent sombres.
Utilisées correctement, les trois variantes
ont leur légitimité. Une caractéristique de
rayonnement serait utile. Mais l’indication
de la répartition lumineuse est généralement absente de la déclaration des lampes.
Localisation chromatique
La localisation chromatique et la couleur
d’une source lumineuse peuvent être représentées dans l’espace chromatique.
Plus la localisation chromatique est proche
de la courbe Black Body, plus la nuance de
blanc est nette. Plus la localisation chromatique est éloignée de la courbe, plus la
teinte s’orientant vers le bleu, le jaune, le
vert ou le rouge est fortement perceptible.
Au cours de l’essai, les lampes 1, 6, 7, 8,
10 et 11 se trouvaient sur la courbe Black
Body. Les autres types de lampes montrent
de légères teintes (Illustrations 79 et 82).
85
Conclusion
La lampe LED combine les avantages de la
lampe économique (grande efficacité, longue durée de vie) avec les avantages de la
lampe à incandescence et de la lampe
halogène (démarrage immédiat, gradabilité, lumière brillante). L’essai surprend par
les très bons résultats des meilleures
lampes, par exemple une très grande efficacité énergétique (jusqu’à 94 lumens par
watt) et un très bon rendu des couleurs
(jusqu’à Ra 92). L’essai montre également
quelques zones problématiques. Il existe
ainsi de grandes différences de qualité
pour des prix de vente comparables, la déclaration est en bonne partie insatisfaisante, ce qui rend souvent impossible une
comparaison directe.
Les prix de vente pour les lampes LED 12
watts se situent actuellement autour de 60
francs, les modèles 8 watts sont disponibles à moins de 40 francs. Ces prix sont
bien trop élevés en comparaison avec ceux
des lampes économiques d’efficacité à
peu près égale. Malgré cela, les lampes
LED peuvent être très rentables, en particulier lorsque la valeur ajoutée est considérée selon ses avantages face aux lampes
économiques. Cependant, les consommateurs doivent actuellement s’accommoder
de lampes LED dont la durée d’amortissement peut durer 4 ans ou plus. L’évolution
des prix à court et moyen terme des lampes
LED n’est pas claire. A long terme, les prix
Spot
IRC 90
2011
2012
2013
2014
2015
devraient baisser de manière significative
et les lampes LED suppléer durablement
les lampes économiques. Sur le plan technologique, la tendance vers de plus
grandes puissances va bien se poursuivre.
4.6 Charte de qualité pour
les LED
Dans l’Union européenne, la consommation d’énergie pour l’éclairage domestique
est estimée à environ 86 milliards de kWh/
an. On attend une croissance faisant passer ce chiffre à 102 milliards d’ici à 2020.
Comme la technologie LED se développe
très vite et que les rédacteurs des normes
européennes travaillent très lentement, un
groupe d’experts prévoyants a créé une
charte européenne sur les LED qui est
certes facultative, mais qui crée les bonnes
bases au bon moment.
Exigences d’efficacité
Les exigences d’efficacité permettent de
différencier quatre types de lampes:
Lumière à rayonnement large, indice de
rendu des couleurs supérieur à 80 (abréviation: IRC en anglais ou Ra)
Lumière à rayonnement large, indice de
rendu des couleurs supérieur à 90
Lumière dirigée (spots), indice de rendu
des couleurs supérieur à 80
Lumière dirigée (spots), indice de rendu
des couleurs supérieur à 90.
40
45
50
50
Spot
IRC 80
52
non dirigé
IRC 90
55
55
55
60
60
60
61
non dirigé
IRC 80
0
10
20
30
40
50
efficacité lumineuse en lumens par watt
60
65
65
65
70
70
70
70
75
80
80
90
Illustration 85:
Exigences posées
aux lampes LED Retrofit selon la
charge de qualité
UE (IRC: Indice de
rendu des couleurs).
86
Les exigences seront renforcées au rythme
des évolutions technologiques escomptées
(Illustration 85).
Exigences de qualité des lampes LED
Retrofit
Durée de vie: au moins 15 000 heures
Arrêt prématuré avant 1000 heures:
maximum 5 %
Durée de démarrage: moins de 0,5 seconde
Indice de rendu des couleurs: au
moins 80
Température de couleur: minimum
2600 kelvins, maximum 3500 kelvins
Facteur de puissance: au moins 0,5
Scintillement : pas de scintillement, en
mode gradué non plus
Risque de lumière bleue: classe de
rayonnement 0 ou 1
Lumière bleue: Risque photochimique
dans la rétine (risque de lumière bleue).
Seul le rayonnement de longueur d’onde
380 à 1400 nm arrive sur la rétine de l’œil.
Une irradiation plus longue avec une lumière de longueur d’onde de 380 à environ 600 nm peut entraîner un dommage
photochimique de la rétine. En raison de
sa forte concentration en énergie par rapport à la lumière à ondes longues, la lumière bleue a une action particulière sur
l’organisme.
Assurance qualité
Garantie de remplacement en cas d’arrêt
prématuré pour les consommateurs: au
moins 2 ans
Système d’assurance qualité du fabricant
(ISO 9002).
4.7
LED
Idées fausses sur les
Des demi-vérités ou des contrevérités circulent également au sujet des LED. En
voici quelques exemples:
Affirmation 1: La technologie LED est
une invention du 21e siècle
Ce qui est vrai: Les premières LED ont été
commercialisées dans les années 1960.
Elles étaient rouges, peu efficaces et utilisées par exemple dans les horloges numériques. Il faudra attendre les années 2000
pour qu’on réussisse à fabriquer des LED
blanches.
Affirmation 2: Les LED produisent 90 %
de lumière, aucune chaleur n’est émise.
Ce qui est vrai: Actuellement les diodes
lumineuses blanches peuvent transformer
20 à 30 % de l’électricité en lumière, le
reste c’est de la chaleur. Elle est toutefois
générée à l’arrière de la surface éclairante
de la LED, par conséquent le faisceau lumineux en lui-même est dépourvu de chaleur.
Affirmation 3: Les LED sont plus efficientes que les tubes fluorescents.
Ce qui est vrai: L’efficacité actuelle des
diodes luminescentes se situe entre 50 et
80 lumens par watt. Les meilleurs tubes
fluorescents présentent une efficacité lumineuse de près de 100 lumens par watt.
Les LED peuvent générer des niveaux
d’éclairement ponctuellement très élevés
en raison de leur lumière fortement dirigée. Il ne faut toutefois pas confondre niveau d’éclairement et quantité de lumière:
le jet d’eau d’un tuyau d’arrosage peut arroser très loin avec une petite buse, même
avec une faible quantité d’eau.
Affirmation 4: Les LED produisent une
lumière froide, de mauvaise qualité.
Ce qui est vrai: Le spectre de qualité de la
technologie LED est très important. Les
meilleures LED ont une qualité de lumière
comparable à celle des lampes halogènes.
Néanmoins, ces LED sont encore assez
coûteuses et ne sont absolument pas identifiables comme des LED. Les LED à lumière
froide et de qualité inférieure sont notamment utilisées dans les lampes de poche et
les éclairages de vélo.
87
Affirmation 5: La durée de vie des LED
est quasiment illimitée.
Ce qui est vrai: Seules les LED de haute
qualité possèdent une longue durée de vie
(20 000 à 50 000 heures). Un bon bloc
d’alimentation (convertisseur de courant
de tension de réseau de 230 V en une tension continue inférieure) et une conception qui assure la dissipation de la chaleur
des puces des LED y contribuent. Le corps
de la lampe doit être métallique et ne doit
pas être chaud en fonctionnement (seulement tiède).
Affirmation 6: Les LED blanches sont le
résultat d’un mélange des couleurs rouge,
vert et bleu (RVB).
Ce qui est vrai: La couleur blanche des
LED s’obtient en mélangeant les couleurs
primaires. Cependant, la qualité de la lumière diminue, car il manque des éléments
importants dans le spectre de couleurs. Les
bonnes LED de couleur blanche sont la
combinaison d’une LED de couleur bleue
avec un revêtement fluorescent spécial
comme pour les lampes économiques.
Affirmation 7: A l’heure actuelle, l’éclairage par LED n’est pas économique.
Ce qui est vrai: Cela dépend énormément
de l’utilisation que l’on fait des LED. Une
installation de LED dans un restaurant, un
magasin ou un hôtel avec environ 4000
heures de fonctionnement par an s’amortit actuellement entre 2 et 4 ans environ
(avec une durée de vie d’environ 10 ans).
Pour le moment, les lampes Retrofit (LED
sous la forme de lampes à incandescence
ou halogènes) pour l’éclairage domestique
ne sont pas économiques.
Affirmation 8: L’intensité des lampes
LED ne peut pas être réglée.
Ce qui est vrai: Contrairement aux lampes
à incandescence, ne peuvent être graduées que les lampes LED conçues pour
cela. La majorité des gradateurs disponibles dans le commerce étant conçus uniquement pour les lampes à partir de 20 W,
les lampes LED auto-graduables (avec des
puissances classiques de 4 à 20 W) ne peuvent être graduées que si plusieurs lampes
fonctionnent en même temps.
Illustration 86:
Les LED existent
déjà depuis 50 ans.
88
Affirmation 9: Comme les lampes économiques, les LED génèrent de la pollution
électromagnétique.
Ce qui est vrai: Les LED ont besoin d’un
ballast tout comme les lampes économiques. Cependant, contrairement aux
lampes économiques, les diodes électroluminescentes utilisent un courant continu
(presque) sans rayonnement. Des mesures
de l’EPF Zurich démontrent que les lampes
LED émettent un rayonnement aussi faible
que celui des lampes à incandescence.
Affirmation 10: La fabrication des LED
utilise beaucoup d’énergie.
Ce qui est vrai: L’énergie nécessaire à la
fabrication des LED représente moins de
5 % de l’énergie de fonctionnement pendant la durée de vie. Les déchets de fabrication sont très faibles: plus de 90 % des
puces de LED produites peuvent être utilisées. Ce taux d’utilisation élevé s’explique
également par la grande différence de
qualité des produits vendus.
Affirmation 11: La couleur blanche des
LED est différente d’une lampe à l’autre.
Ce qui est vrai: Les couleurs de lumière
des LED ne sont pas encore standardisées.
Elles proposent toutes sortes de couleurs
de lumière (blanche). Dans le cas des
lampes LED exclusives, il est possible de
définir avec précision la couleur de lumière
souhaitée et de la modifier, si nécessaire.
Le problème des différentes nuances de
blanc devrait être résolu très prochainement.
Affirmation 12: Les LED défectueuses
peuvent être jetées à la poubelle.
Ce qui est vrai: Les lampes LED contiennent des composants électroniques. A la
fin de leur longue durée de vie, elles doivent être éliminées en bonne et due forme
comme tous les autres déchets électriques
et électroniques (ordinateurs, radios, fers à
repasser). Contrairement aux lampes économiques, les LED ne contiennent pas de
mercure nocif.
Affirmation 13: L’efficacité énergétique
des LED va continuer à s’améliorer.
Ce qui est vrai: Entre 2000 et 2010, l’efficacité énergétique des diodes électroluminescentes a été multipliée par 10 environ. Elle devrait raisonnablement doubler
au cours des 10 prochaines années. Les limites physiques pour la lumière blanche
de haute qualité seront alors atteintes. Le
potentiel d’amélioration est plus important pour la lumière LED colorée.
Affirmation 14: L’avenir est aux LED organiques (DELO).
Ce qui est vrai: Les LED organiques permettent d’obtenir des surfaces éclairantes.
La technologie DELO n’en est toutefois encore qu’à ses débuts: actuellement seules
des LED organiques de quelques centimètres carré de surface sont fabriquées. Il
faudra encore attendre des années avant
que l’industrie puisse proposer des LED organiques qui tapisseront des murs et des
plafonds entiers.
Affirmation 15: L’industrie télévisuelle
est en avance sur l’industrie de l’éclairage.
Ce qui est vrai: Sur l’ensemble des LED en
vente, 50 % sont actuellement utilisées
pour les téléviseurs (éclairage en contrejour) et seulement 15 % pour l’éclairage.
Mais ce rapport devrait s’inverser sur le
long terme.
Chapitre 5
Luminaires
5.1 Luminaires professionnels et d’intérieur
Les termes «lampe» et «luminaire» sont
souvent confondus. En réalité, la lampe
correspond à la source lumineuse et le luminaire est l’abat-jour qui se trouve sur ou
autour de la source lumineuse. Le marché
des luminaires comprend le marché des
professionnels, le marché pour les privés et
un petit marché pour les luminaires design.
Les luminaires professionnels sont
surtout destinés aux bâtiments et aux installations dans les services et l’industrie. Les
luminaires sont pour la plus grande part
produits en Europe. En Suisse également, il
existe de nombreuses sociétés qui conçoivent et fabriquent ce type de luminaire, par
exemple Baltensweiler, Belux, Fluora, Huco,
Kaspar Moos, Licht + Raum, Mabalux,
Neuco, Küttel, Prolux, Regent, Ribag et Tulux. Les luminaires professionnels sont
conçus selon les principes bien connus de
la technologie lumineuse et sont fabriqués
et évalués dans un laboratoire spécialisé
dans la lumière. Ils ne sont distribués que
par le biais du commerce spécialisé ou de
concepteurs ou d’installateurs. Les luminaires professionnels sont la plupart du
temps vendus en grandes quantités et sont
moins chers que ce qu'on imagine (prix
moyen final de 200 francs), en raison d’une
production située en Europe. En Suisse, environ 2 millions de nouveaux luminaires
professionnels sont vendus et installés par
an.
Les luminaires d’intérieur sont, contrairement aux luminaires professionnels,
produits pour la plupart en Extrême-Orient
et principalement importés et distribués
par des grossistes. En général, les luminaires ne sont pas conçus selon des critères
de technologie lumineuse, mais comme
des objets d’agrément. La plupart des luminaires d’intérieur ne sont pas évalués. Leur
efficacité énergétique est plutôt aléatoire,
les lampes mises à part, qui sont la plupart
Illustration 87:
Luminaires économiques d’intérieur
de stockwerk3
(www.stockwerk3.
ch).
90
Luminaires
Illustration 88:
de Baltensweiler
(www.baltensweiler.ch).
91
Illustration 90 (en
haut): Luminaires
économiques d’intérieur de Philips,
disponibles chez
Coop-Lumimart et
Bau & Hobby.
Illustration 89
(colonne de
gauche): Luminaires
économiques d’intérieur de Belux
(www.belux.ch).
Illustration 91:
de Hellinge (www.
hellinge.ch).
92
Luminaires
du temps des lampes halogènes, économiques à vis ou enfichables. Comme l’efficacité énergétique des luminaires est également importante dans l’habitat privé, la
Haute Ecole spécialisée de Coire a créé un
laboratoire simple de mesure, dans lequel
sont évalués les luminaires d’intérieur. Les
grossistes Migros et Coop utilisent ce service. Les luminaires d’intérieur sont en
grande partie transformés à bas prix. Mais,
comme ils seront vendus comme produit
unique aux consommateurs, leur prix,
entre 50 et plus de 500 francs, n'est pas
plus bas que celui des luminaires professionnels.
Les luminaires design constituent un
petit marché de niche. Ils sont conçus de
manière professionnelle et conviennent
tant aux habitations qu’aux locaux représentatifs des hôtels, des banques et des
administrations. Les luminaires design dont
le prix est supérieur à 500 francs sont plus
coûteux que les luminaires fabriqués en série. Ils sont disponibles dans le commerce
de meubles et le commerce spécialisé dans
l’électricité, l’électronique et l’électroménager. Parmi les plus importants fabricants
de luminaires design suisses, on trouve
entre autres Baltensweiler, Belux, Hellinge,
stockwerk3 ou Neue Werkstatt.
150°
180°
150°
120°
120°
90°
90°
50
100
60°
60°
150
200
30°
C0 / C180
150°
0°
[cd / 1000 lm]
180°
120°
30°
C90 / C270
150°
120°
90°
90°
125
250
60°
375
60°
500
30°
C0 / C180
0°
[cd / 1000 lm]
Illustration 92:
Plafonnier en applique
Nom: Spinaquick
Fabricant: Ribag
Type: TL T16
Lampes: 1/28 W
Puissance: 34 W
Flux lumineux: 2834
lm
Efficience: 83 lm/W
Lumière directe:
71 %
Minergie: Ri-0011
30°
C90 / C270
Illustration 93:
Nom: Nova
Fabricant: Tulux
Type: TL T16
lm
100 %
Minergie: Tu-0002
93
150°
180°
150°
120°
120°
90°
90°
150
300
60°
60°
450
600
30°
C0 / C180
150°
0°
[cd / 1000 lm]
180°
30°
C90 / C270
Illustration 94:
Downlight
Nom: Panos
Fabricant: Zumtobel
Type: LED
Lampes: LED
lm
100 %
Minergie: Zu-0145
150°
120°
120°
90°
90°
650
1300
60°
60°
1950
2600
30°
C0 / C180
150°
0°
[cd / 1000 lm]
180°
120°
30°
C90 / C270
150°
120°
90°
90°
75
150
60°
225
60°
300
30°
C0 / C180
0°
[cd / 1000 lm]
Illustration 95:
Spot
Nom: Poco
Fabricant: Regent
Type: halogénure
lm
100 %
Minergie: Re-0033
30°
C90 / C270
Illustration 96:
Luminaire sur pied
Nom: Ecolit
Fabricant: Baltensweiler
Type: Compact FLTCL
lm
21 %
Minergie: Ba-0001
94
Luminaires
150°
180°
150°
120°
120°
90°
90°
75
150
60°
60°
225
300
30°
C0 / C180
150°
0°
[cd / 1000 lm]
180°
30°
C90 / C270
150°
120°
120°
90°
90°
50
100
60°
60°
150
200
30°
C0 / C180
150°
0°
[cd / 1000 lm]
180°
120°
30°
C90 / C270
90°
50
100
60°
150
60°
200
30°
C0 / C180
0°
[cd / 1000 lm]
Illustration 98:
Applique
Nom: Vanera
Fabricant: Derungs
Type: TL T16
lm
50 %
Minergie: De-0005
150°
120°
90°
Illustration 97:
Luminaire suspendu
Nom: Tycoon
Fabricant: Waldmann
Type: TL T16
lm
37 %
Minergie: Wa-0001
30°
C90 / C270
Illustration 99:
Luminaire de
bureau
Nom: Scope
Fabricant: Belux
Type: Compact FLTCT
lm
73 %
Minergie: Be-0011
95
Typologie
5.3
Les luminaires professionnels sont jaugés
selon des critères de technologie lumineuse et peuvent donc être évalués. La
première mission d’un luminaire est de diriger la lumière. Par ailleurs, le luminaire
protège de manière ciblée certaines parties de la pièce contre l’éclairage. Souvent
un dispositif anti-éblouissement y est associé. Cette mise au point des faisceaux lumineux peut être effectuée avec différents
moyens, de manière efficace ou non. Les
dispositifs les plus courants pour diriger la
lumière sont les vitres mates, les prismes
plastiques ainsi que les réflecteurs métalliques réfléchissants ou mats. Les luminaires sont décrits avec la courbe de répartition lumineuse où sont représentées les
directions longitudinale et transversale.
Selon la base de données en ligne de la
société Relux (www.relux.com), environ
250 000 luminaires différents sont disponibles sur le marché européen. Les modèles les plus utilisés pour l’espace intérieur sont classés en huit catégories: plafonniers intégrés, plafonniers encastrables,
downlights, luminaires suspendus, luminaires sur pied, spots, lampes de table et
appliques. Les illustrations 92 à 99 présentent des exemples efficients issus de la liste
des luminaires des huit catégories certifiés
par Minergie (www.toplicht.ch), la courbe
de répartition lumineuse ainsi que d’autres
caractéristiques.
Mesure des luminaires
La mesure professionnelle de la répartition
lumineuse des luminaires est effectuée par
un photogoniomètre. Le mode de fonctionnement du goniomètre est décrit dans
le paragraphe 3.5. Les luminaires coûteux
et compliqués sont utilisés pour effectuer
des mesures précises, très difficiles en raison de la différence de taille entre les
lampes et les luminaires plus grands. La
difficulté est manifeste pour les lampes
fluorescentes. Il existe trois types de photogoniomètres:
Le photogoniomètre à miroir tournant: La source lumineuse tourne autour
d’un axe vertical. La tête du photomètre
Hauteur 25 mètres
5.2
Ingénieur en
métrologie
Capteur de
lumière
Luminaire
Illustration 100:
Principe d’un photogoniomètre avec
mouvement de la
tête du photomètre
(Zumtobel, Dornbirn).
Local noir
Miroir rotatif
(env. 2,5 mètres)
Luminaire de mesure
Photomètre
env. 25 mètres
Photogoniomètre à miroir rotatif
Illustration 101:
Principe d’un photogoniomètre à miroir rotatif (Metas
Berne).
96
Luminaires
Tableau 42:
Valeurs de mesure
d’un goniomètre,
enregistrées dans
un fichier Eulum,
valeurs en cd/1000
lm.
le capteur et l’objet (pour les luminaires intérieurs 10 à 15 m) et coûts élevés.
Exemple: Zumtobel, Dornbirn (Ill. 100).
Photogoniomètre en champ proche:
En principe, similaire au mouvement de la
tête du photomètre dans le dispositif avec
capteur mobile. Au lieu du photomètre,
une caméra numérique est utilisée. La
courbe de répartition lumineuse est calculée à partir des différents points de l’image
et de la géométrie de la pièce. Avantage:
méthode de mesure précise et faible besoin de place. Inconvénient: étalonnage
laborieux et coûts relativement élevés.
Exemple: Regent Bâle.
est fixe et capte la source via un miroir qui
tourne autour d’un axe horizontal. Avantage: méthode de mesure très précise,
même pour les types de lampes dépendant
fortement de la température et de l’emplacement. Inconvénient: mécanique laborieuse, grandes exigences concernant la
qualité du miroir et coûts élevés. Exemple:
Metas Bern (Illustration 101).
Photogoniomètre avec capteur mobile: La source lumineuse tourne autour
d’un axe vertical, la tête du photomètre se
déplace autour d’un axe horizontal sur lequel est fixé l’objet à mesurer. Avantage:
méthode de mesure très précise, même
pour les types de lampes dépendant fortement de la température et de l’emplacement. Inconvénient: grand besoin de
place en raison de la distance élevée entre
Pour les trois types de photogoniomètre,
les niveaux d’éclairement des luminaires
sont mesurés dans toutes les orientations
0°
15°
30°
45°
60°
75°
90°
105°
120°
135°
150°
165°
180°
195°
210°
225°
240°
255°
270°
285°
300°
315°
330°
345°
0°
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
5°
121
121
121
121
122
122
122
122
122
122
123
123
123
123
123
123
122
122
122
122
121
121
121
121
10°
121
121
120
119
120
120
120
120
121
123
124
124
124
124
124
123
122
120
120
119
119
119
120
120
15°
119
119
119
118
116
115
116
117
119
120
122
121
121
121
121
120
119
116
115
115
115
118
119
119
20°
112
113
114
113
112
109
110
111
114
115
116
116
115
116
116
115
114
111
110
108
111
113
114
113
25°
102
103
103
104
105
102
103
105
107
108
107
107
107
107
106
107
107
104
102
101
105
104
103
103
30°
86
88
90
92
96
94
94
97
98
96
96
94
93
94
96
96
97
95
93
93
95
92
90
88
35°
75
75
74
78
83
85
84
86
86
84
81
81
81
81
80
83
86
85
83
84
82
78
74
75
40°
61
62
60
62
68
73
72
75
71
67
65
65
66
65
64
66
70
73
70
71
66
61
60
62
45°
22
29
34
41
41
45
42
48
46
47
41
41
40
40
41
46
45
45
39
43
39
40
34
28
50°
2
2
5
9
8
5
5
6
11
13
10
5
4
5
10
12
10
6
4
5
8
9
5
2
55°
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
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0
1
1
1
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0
0
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0
60°
0
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0
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0
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0
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0
0
65°
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0
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70°
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0
0
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0
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0
0
75°
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0
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0
0
0
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0
80°
0
0
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0
0
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0
0
0
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0
0
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0
0
0
0
0
85°
0
0
0
0
0
0
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0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
90°
0
0
0
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0
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0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
95°
3
4
5
6
5
6
4
5
4
5
3
2
2
2
3
5
4
5
3
5
5
6
5
4
100°
17
17
18
20
21
19
14
18
20
18
16
15
15
15
16
18
19
18
12
18
20
20
17
17
105°
37
38
38
39
38
35
29
34
37
38
36
35
34
35
36
38
36
33
27
34
38
39
38
38
110°
58
59
58
58
58
55
48
54
56
56
58
57
56
58
58
56
56
52
46
53
57
58
58
59
115°
78
79
79
79
77
79
68
77
75
75
76
76
77
77
76
76
75
75
66
77
76
79
79
79
120°
99
99
100
100
97
99
89
98
95
97
95
95
95
96
97
98
95
96
87
97
97
100
100
100
125°
122
123
122
119
122
119
110
118
118
115
117
118
117
119
118
117
118
116
109
117
121
119
121
123
130°
142
142
140
140
148
139
131
138
144
136
136
137
137
138
136
137
143
136
130
137
147
141
140
143
135°
159
160
160
165
168
159
150
158
165
160
155
155
154
156
156
161
164
157
150
158
167
165
160
160
140°
180
181
184
190
182
179
169
178
181
184
179
175
174
176
179
185
181
177
169
178
182
190
187
182
145°
203
205
209
206
196
196
186
195
195
202
202
198
196
199
202
203
195
194
186
196
196
207
208
205
150°
225
225
223
216
210
211
201
209
208
214
218
219
218
220
219
215
210
209
202
212
210
217
223
226
155°
235
234
229
225
225
223
214
220
223
224
227
231
231
232
228
225
224
220
216
224
226
226
229
234
160°
238
238
236
237
237
232
225
229
235
235
234
236
236
237
235
236
236
230
227
234
238
238
236
238
165°
245
246
247
247
245
239
234
237
241
245
244
244
243
245
245
246
242
237
236
241
246
247
246
246
170°
253
253
253
251
247
244
241
243
244
247
250
251
251
252
250
248
245
243
242
245
249
252
253
253
175°
252
252
250
249
248
247
245
246
246
247
247
248
248
248
247
247
247
246
246
247
248
249
251
252
180°
247
247
247
247
247
247
247
247
247
247
247
247
247
247
247
247
247
247
247
247
247
247
247
247
97
avec la tête du photomètre et un protocole
de mesure (normé sur une quantité de lumière de 1000 lumens) est établi. De manière caractéristique, ce sont 912 points
de mesure (24 pas à 15° dans le plan horizontal et 37 pas à 5° de haut en bas) qui
sont enregistrés et classés dans un fichier
Eulum. L’extension *.ltd sera utilisée pour
le traitement dans les programmes de simulation (Relux ou Dialux). Le fichier Eulum présente la courbe de répartition lumineuse en 3 dimensions. C’est «l’empreinte» individuelle d’un luminaire. A ce
sujet, se référer aux exemples du paragraphe 5.2: typologie des luminaires (Illustrations 92 à 99). De grandes exigences
s’appliquent aux mesures photométriques,
même à température ambiante. Les conditions sont décrites avec précision dans la
norme SN EN 13032 (Mesure et présentation des caractéristiques photométriques
des lampes et des luminaires). Les valeurs
électriques, le rendu des couleurs et les dimensions, entre autres, sont ajoutés aux
données photométriques et classés dans
un fichier Eulum.
5.4
Luminaires Minergie
Les luminaires Minergie se caractérisent
par leur grande qualité et leur bonne efficacité énergétique. Seuls les luminaires qui
sont certifiés par l’autorité compétente
sont autorisés à s’appeler Luminaires Minergie. Le label Minergie est une marque
déposée. L’Agence suisse pour l’efficacité
énergétique (S.A.F.E.) est la seule autorité
de certification agréée. Pour que les lumi-
naires puissent être certifiés, le fabricant
doit disposer d’un système d’assurance
qualité éprouvé (ISO 9000 ou similaire).
Tous les luminaires doivent être évalués et
documentés dans un laboratoire de mesure accrédité (selon EN ISO/IEC 17025)
suivant des directives exactement prédéfinies (selon EN 13032). Seuls les fabricants
autorisés par la commission des labels
pour les luminaires Minergie peuvent faire
certifier des luminaires.
Facteur d’efficacité des luminaires
(LEF)
Le produit tant du rendement du luminaire, du dispositif de fonctionnement que
du luminaire lui-même est défini comme
efficacité énergétique. Souvent, le facteur
d’efficacité d’un luminaire est également
désigné par l’abréviation «LEF» (Luminaire
Efficiency Factor). Le rendement du luminaire en service (LOR = Light Output Ratio)
désigne donc seulement une partie de l’efficacité d’un luminaire. Pour définir des
critères d’efficacité, une analyse statistique
de la base de données des luminaires de
Relux a été effectuée. Pour cette analyse,
16 000 entrées de luminaires provenant
des quatre grands fournisseurs de luminaires suisses Regent, Zumtobel, Tulux et
Fluora ont été utilisées (Illustration 42,
page 48). Seuls les luminaires équipés de
lampes à décharge et de ballasts électroniques sont pris en compte. La sélection
s’est donc basée sur des luminaires qui
étaient déjà équipés des meilleures lampes
et des meilleurs ballasts. Le facteur d’effi-
Puissance électrique
Rendement du
ballast de
80% à 95%
Efficacité lumineuse
de la lampe
5 lm/W à 100 lm/W
Rendement du luminaire
10% à 90% (LOR)
Flux lumineux utilisable
LEF = efficacité lumineuse lampe x déperdition du ballast x rendement du luminaire
Illustration 102:
Définition du facteur d’efficacité des
luminaires LEF.
98
Luminaires
cacité dépend des lampes, différentes, et
de leurs caractéristiques de répartition lumineuse. L’évaluation a donc été effectuée
en tenant compte des lampes, des directions de rayonnement, des puissances et
des dimensions (Illustration 103).
Exigences concernant le facteur d’efficacité des luminaires
L’évaluation de la base de données des luminaires de Relux pose les bases pour définir les exigences Minergie. En principe,
seuls 20 % au maximum des luminaires
sont concernés par une certification.
Pour les tubes fluorescents, la différence
réside dans la direction de rayonnement et
leur longueur. Pour les six catégories de l’illustration 103, les exigences sont définies
indépendamment de la puissance.
Pour les lampes compactes (lampe fluorescente, lampe aux halogénures métalliques et LED), la différenciation s’effectue
de la même manière selon la direction de
rayonnement et la classe de puissance. Pour
les lampes de moins de 32 W, les exigences
diminuent de manière linéaire (Ill.103).
Autres exigences
En plus des exigences concernant le facteur d’efficacité lumineuse, d’autres conditions techniques sont posées:
La puissance en mode veille doit être
égale à zéro pour les luminaires sans système de réglage. Pour les luminaires avec
système de réglage, on distingue les luminaires sur pied et les autres luminaires.
Liste des luminaires Minergie
Le site Internet www.toplicht.ch recense
tous les luminaires Minergie certifiés. Les
luminaires peuvent être sélectionnés par
fabricant, catégorie de lampe et de luminaire, nom du luminaire, puissance et système de réglage. Une option «Comparer»
permet à l’utilisateur de comparer des luminaires semblables de fabricants différents avec leurs critères de sélection. En
cliquant sur les détails, il est possible, pour
chaque luminaire, de télécharger tous les
fichiers Eulum ainsi que la fiche technique
standardisée du luminaire. En plus de la
publication des luminaires de bonne qua-
Tube fluorescent
Type de lampe
Rayonnement
Pour les luminaires sur pied réglables, la
veille doit être de 0,5 W maximum. Un prix
de vente élevé s’explique par l’intégration
d’un dispositif électromécanique de déconnexion du mode veille qui entre en fonction après une mise hors service automatique du luminaire.
Seuls les luminaires possédant un coefficient d’éblouissement de 25 maximum
dans un local standard peuvent être des
luminaires Minergie. Les luminaires au
rayonnement libre sans réflecteur sont
donc exclus de la certification.
Pour les luminaires LED, d’autres exigences doivent être satisfaites. Indice de
rendu des couleurs: au moins 80, durée de
vie: au moins 20 000 heures, facteur de
puissance analogue à celui des lampes
fluorescentes (au moins 0,5 jusqu’à 25
watts, au moins 0,9 à partir de 25 watts).
Longueur de
construction
< 600 mm
Longueur de
construction
> 600mm
indirect
Illustration 103:
Exigences minimales posées au
facteur d’efficience
des luminaires
Minergie.
direct
65 lm/W
70 lm/W
60 lm/W
65 lm/W
55 lm/W
60 lm/W
LED
Puissance
< 32 W
44 lm/W +
0,5 lm/W par watt
39 lm/W +
0,5 lm/W par watt
34 lm/W +
0,5 lm/W par watt
Puissance
> 32 W
60 lm/W
55 lm/W
50 lm/W
99
Illustration 104:
Liste de luminaires
sur www.toplicht.
ch.
MINERGIE®-Leuchte
Reg.-Nr.
Ba-0001-s
Reg.-Datum 04.12.2007
Eco Lit Stehleuchte 2x55W Parabol Eco Switch
Mit den lichttechnisch optimierten Reflektoren und den innovativen elektronischen Komponenten erweitert
Eco Lit unser Eco-Büroleuchtensystem. Der Zugschalter ist im Reflektorteil integriert. Er ist Bestandteil aller
Eco Lit Reflektorvarianten mit oder ohne Sensorelektronik. Eine feine Saite führt zur bequem erreichbaren
Schalterhülse. Je nach Wunsch kann Eco Lit mit oder ohne Bewegungsmelder resp. Lichtsensor gewählt
werden. Der Zugschalter am Teleskopstativ lässt beide Varianten zu. Drei verschiedene Rastereinsätze
bestimmen Lichtwirkung und Outfit von Eco Lit. Dem Planer ergibt sich durch die verschiedenen Modelle
grosser Spielraum in ästhetischer und technischer Hinsicht.
150°
150°
180°
120°
120°
90°
90°
75
150
60°
60°
225
300
30°
C0 / C180
30°
0°
[cd / 1000 lm]
C90 / C270
Leuchtenkategorie
Lampenkategorie
Stehleuchte
Kompaktleuchtstofflampen
Artikelnummer
Eingesetztes Vorschaltgerät
Verwendete Messlampe
Anzahl Lampen pro Leuchte
Gemessene Leistung
Gesamtlichtstrom 25° (Lumen)
Standby-Leistung
Integrierte Lichtregelung
3502 S
Philips HF-P 255 PLL EII 220-240
PHILIPS PL-L 55W/840/4p
2
108 W
9600
0.5 W
Präsenz / Tageslicht
Leuchtenbetriebswirkungsgrad
Anteil Direktlicht
Abstrahlung
Blendklasse UGR im Standardraum
Max. Leuchtdichte über 65°
Leuchtenlichtausbeute (Anforderung)
85 %
21 %
direkt-indirekt strahlend
<16 / <16 (längs/quer)
max. 150 cd/m2
75 lm/W (55 lm/W)
Original oder abgeleitete Messung
Messdatum, Messingenieur
EULUMDAT-Datei
Messlabor
Original
lvk657_Eco_Lit_Parabol_2x55Wsym.LDT
METAS, Bern-Wabern
Illustration 105:
Certificat d’un luminaire Minergie.
100
Luminaires
lité, ce site Internet sert également à l’enregistrement des luminaires, fabricants et
laboratoires de mesure. La certification des
nouveaux luminaires s’effectue exclusivement en ligne via ce portail (Ill. 104).
Laboratoire de mesure
Un laboratoire de mesure agréé pour les
certifications Minergie doit répondre aux
normes suivantes et être accrédité auprès
de l’autorité compétente (en Suisse: www.
sas.ch).
EN ISO/IEC 17025: Exigences concernant
les laboratoires d’étalonnage et d’essais
SN EN 13032: Mesure et présentation
des caractéristiques photométriques des
lampes et luminaires, Partie 1: Mesure et
format des données
Exigence posée aux luminaires Minergie
au-delà de la norme SN EN 13032, concerFournisseur
Tableau 43:
Fournisseurs et types de luminaires
Minergie.
Artemide
Baltensweiler
Belux
Derungs
Fluora
Huco
Küttel
Licht + Raum
Luxit
Luxo
Mabalux
Moos
Neuco
Prolux
Regent
Ribag
Ridi
Siteco
Tobias Grau
Trilux
Tulux
Waldmann
XAL
Zumtobel
Total des
fournisseurs
Luminaires
en applique
Luminaires
encastrés
nant le procédé de mesure pour les lampes
fluorescentes de 16 mm de diamètre (T5) à
2 culots et les lampes fluocompactes à 1
culot
Les mesures effectuées par un laboratoire public autorisé sont acceptées. En
Suisse, il s’agit en l’occurrence de l’Office
fédéral de métrologie, www.metas.ch.
Les laboratoires de mesure ci-dessous sont
accrédités selon la norme EN ISO/IEC
17025 et sont autorisés à effectuer des
mesures conformes à Minergie:
Office fédéral de métrologie METAS,
Berne-Wabern, www.metas.ch
Dial GmbH, Lüdenscheid près de Francfort a.M. (D), www.dial.de
Lichttechnisches Institut Karlsruhe der
Universität Karlsruhe, Karlsruhe (D), www.
lti.uni-karlsruhe.de, www.lti.kit.edu
Downlights
10
2
1
19
6
8
2
2
2
LumiLuminaires
naires
suspen- sur pied
dus
2
2
7
3
27
16
1
1
34
10
Spots
1
6
10
Luminaires
de bureau
3
10
Plafonniers
1
1
2
7
3
1
1
3
1
12
2
19
3
6
2
2
1
11
6
8
6
22
124
12
15
19
6
2
1
5
4
8
55
124
17
5
11
24
36
190
4
21
44
75
65
66
Total
1
9
31
5
3
26
10
13
1
1
5
1
25
2
92
26
1
11
1
28
15
19
59
234
619
Chapitre 6
Commande et régulation
6.1
Bases
également un dispositif de détection de la
lumière du jour, le PIR type est aussi bien
une régulation qu’une commande.
Qu’il s’agisse de régulation ou de commande, il faut trois éléments pour un système de gestion de la lumière: un émetteur de signaux (p. ex. capteur de lumière
du jour), un câble pour la transmission du
signal (p. ex. avec le protocole DALI) et une
électronique de régulation ou de commande.
Transmission du signal
Les informations sur la présence de personnes ou sur l’état de la lumière du jour
doivent être transmises du détecteur au
régulateur et, de là, à la source lumineuse.
Ce qui est effectué physiquement avec un
signal de basse tension via une liaison de
commande simple (fil de téléphone normal). Afin que les informations des nombreux capteurs puissent être transmises
aux différents régulateurs et sources de lumière via un seul et même fil, les signaux
sont adressés. En général, ceci est effectué
avec un protocole de transmission ou de
réseau. Ainsi, le signal arrive effectivement
au bon endroit, pour le régulateur A ou le
Emetteur de
signal (p. ex.
minuterie)
Puissance du signal
Régulation
Circuit de régulation
Lorsqu’un éclairage doit être exploité en
fonction des besoins, on emploie des commandes et des régulations. Tandis que
pour un réglage lumineux, l’éclairement
lumineux est mesuré et confirmé à l’électronique de réglage en retour, la commande lumineuse fonctionne sans rétroaction directe (Illustration 106). Les réglagestype sont représentés par la régulation à
lumière constante, le réglage marche-arrêt
et la présence de détecteurs de la lumière
du jour placés dans le local concerné.
Les commandes lumière sont des horloges
et des minuteries tout comme la commande de la lumière constante pour laquelle le capteur de lumière se trouve en
dehors du local, sur la façade ou sur le toit.
Les détecteurs de mouvement font également partie des commandes. Certes, une
présence dans le local est enregistrée et
transmise au capteur en signal retour, mais
comme ce n'est pas d'un signal de sortie
(l’éclairage) à proprement parler qui est
mesuré mais le mouvement, il s’agit d’une
commande lumière.
Comme la plupart des détecteurs de mouvement et de présence (PIR) possèdent
Commande
Puissance du
signal
Emetteur de
signal (capteur)
- Régulation à lumière
- Réglage de la lumière du jour on-off
- Horloge, minuterie
- Gradation manuelle
- Commande lumière constante
- Commande on-off en fonction d’une
présence
Illustration 106:
Différence entre régulation et commande.
102
luminaire B. Les principaux protocoles réseaux:
DALI: Digital Addressable Lighting Interface (Lumières et stores).
EIB: Europäischer Installationsbus (Installation électrique domestique générale). La
norme KNX remplace aujourd’hui EIB.
LON: Local Operating Network (Installation électrique domestique générale).
Luxmate: Solution réseau de la société
Zumtobel.
Digitalstrom: (Commande électrique domestique avec transmission de données via
le réseau haute tension).
LAN: Local Area Network (Réseau d’ordinateurs à l’intérieur d’un bâtiment).
TCP/IP: Transmission Control Protocol
(Internet).
DALI est le protocole réseau le plus répandu dans l'éclairagisme. DALI possède
une structure très simple et la communication passe directement entre les capteurs,
les interrupteurs et les ballasts électroniques. Chaque dispositif de fonctionnement équipé de l’interface DALI peut être
commandé individuellement via des
adresses abrégées DALI. Grâce à un
Illustration 107:
Appareil de commande (Gateway)
pour participants
DALI: luminaires,
capteurs, interrupteur.
Illustration 108:
Ballasts électroniques avec régulateur DALI.
échange de données bidirectionnel, un
dispositif de commande DALI (DALI-Gateway) peut appeler le statut de lampes ou
de dispositifs de fonctionnement d’un luminaire et respectivement en définir l’état.
DALI peut fonctionner avec 64 dispositifs
maximum en tant que «système autonome» ou en tant que sous-système via
des passerelles DALI (Illustration 107) dans
des systèmes d’automatisation de bâtiments (KNX, LON, LAN). DALI utilise un
protocole de données asynchrone en série
avec un taux de transmission de 1200
bits/s à un niveau de tension de 16 V. Le
système de transmission est facile et utilisable universellement:
La liaison de commande à 2 fils est isolée
galvaniquement et à polarisation réversible.
La norme ne pose aucune condition en
ce qui concerne le type de prises, de bornes
et de câbles utilisés.
Les câbles peuvent être posés dans
presque n’importe quelle topologie, à savoir les structures en étoile, linéaires ou en
arbre (les liaisons annulaires sont à éviter).
La longueur de câble entre deux composants système est limitée à 300 m maximum (en fonction de la section conduite).
Aucune résistance terminale n’est nécessaire à l’extrémité d’un câble.
Electronique de régulation et de commande
L’électronique de régulation et de commande traite les valeurs de mesure des
capteurs qui arrivent via les câbles de signaux et commute un relais (marche ou
arrêt) ou un gradateur (intensité électrique
continue). Pour les détecteurs de mouvement et de présence les plus répandus
avec commutation marche-arrêt (PIR) dépendant de la lumière intégrée, l’électronique de régulation est directement intégrée dans le capteur. Pour les capteurs de
lumière du jour destinés à la gradation et à
la régulation de la lumière constante,
l’électronique de régulation est intégrée
dans le ballast (DALI) du luminaire.
103
Système de gestion de la lumière
Plusieurs circuits de régulation ou commandes regroupés constituent un système
de gestion de la lumière. Il coordonne les
capteurs et les dispositifs de fonctionnement des luminaires et forme une interface vers un système maître d’automatisation des bâtiments ou vers l’Internet. Le
dispositif de commande (passerelle) qui regroupe les différentes régulations est la
plupart du temps installé dans les tableaux
de distribution électrique.
6.2
Capteurs
La technique d’éclairage implique quatre
types de capteurs:
Capteur infrarouge passif (PIR) pour l’enregistrement des mouvements (Illustration
109)
Radar pour l’enregistrement des mouvements
Cellule photoélectrique pour l’enregistrement de la lumière du jour
Capteur d’images CCD pour l’enregistrement des mouvements et de la lumière du
jour.
Capteur infrarouge passif (PIR)
Le capteur infrarouge passif sert à la détection et à la commande de l’éclairage
artificiel en fonction des mouvements des
personnes dans un local. Le PIR est en principe une simple caméra infrarouge comme
celle qui est utilisée en thermographie. Le
capteur ressemble à celui d’une caméra
numérique, mais la résolution est relativement basse. Le PIR photographie à intervalles réguliers la pièce et compare les
images entre elles. Dès qu’un pixel est modifié dans l’image, il avertit le régulateur
qu’un mouvement se produit et que la lumière ne doit pas être éteinte. Lorsque
l’image numérique infrarouge ne change
pas, pendant 10 minutes par exemple, le
capteur transmet au régulateur le signal
d’extinction de la lumière.
Le capteur PIR enregistre non pas la lumière visible mais une image dans la zone
infrarouge (IR). Des corps émettant de la
chaleur ont un rayonnement plus fort dans
la zone IR que les objets froids. Ainsi,
l’identification des personnes est plus
simple que dans le spectre lumineux visible. Le PIR est passif, ce qui signifie qu’il
n’émet pas de rayonnement, contrairement au radar, mais qu’il ne fait qu’enregistrer l’image (Illustration 110).
Les capteurs PIR sont aujourd’hui considérés comme la meilleure technique disponible et sont utilisés dans de nombreux
bâtiments industriels mais également dans
les ménages. Correctement placé et ajusté,
le PIR est un dispositif fiable de détection
de présence de personnes et donc de réglage de l’éclairage.
La technique PIR a toutefois des limites qui
dans la pratique conduisent parfois à des
réglages lumineux discutables.
Plus le dispositif PIR est éloigné des personnes à détecter, moins l’enregistrement
est précis. La technique utilisée avec la lentille diffusante à facettes doit être considérée comme trop peu performante à l’ère de
la caméra numérique.
Le PIR peut seulement enregistrer ce qu’il
capte. Un mouvement de la main effectué
par une personne derrière un grand écran
ne peut pas être capté par le PIR.
Le PIR capte des choses qu’il ne devrait
pas voir. Selon son emplacement, il réagit
par exemple si une porte de local reste ouverte et que des personnes, sorties de leur
bureau, marchent le long du couloir.
Le PIR réagissant au rayonnement de la
chaleur, il peut par exemple interpréter une
imprimante laser comme une personne.
Une imprimante laser ayant des variations
de température, elle génère pour le PIR une
Illustration 109:
Exemples de PIR:
montage mural, au
plafond ou sur interrupteur.
Illustration 110:
Les personnes photographiées avec
une caméra IR ont
un visage rouge.
104
source de chaleur changeante (donc une
«personne»).
A cela s’ajoute le problème esthétique
du PIR: de nombreux architectes le trouvent horrible et le relèguent dans le coin le
plus reculé du local. Mais de là, le PIR ne
capte pas grand-chose. Contrairement au
détecteur d’incendie, très ressemblant, et
qui est installé au milieu du local, le PIR
n’est pas souvent placé au meilleur endroit.
A propos d’esthétique, plus la tête d’enregistrement du PIR est grande, moins l’enregistrement est précis.
Les lampes fluorescentes ne doivent pas
être commutées en intervalles inférieurs à
10 minutes. Cela réduit le potentiel de réglage au moyen du PIR. Pour la technique
LED, des intervalles d’une minute sont également possibles sans problème.
Après le montage, le PIR doit être réajusté, ce qui est souvent oublié avant la
réception des travaux. Par chance, le réglage d’usine du PIR est configuré de manière adéquate.
Des études confirment également que le
PIR permet de réaliser d’importantes économies dans les projets pilotes, mais le
contraire n’est pas rare en fin de compte
dans les bâtiments normaux en raison des
obstacles décrits ci-dessus (se référer au
paragraphe «Projet de mesure: efficience
des régulateurs»).
Points importants pour la conception
et le montage d’installations PIR
Où le PIR est-il utile? La fréquence de
passage des personnes est-elle suffisamment faible pour obtenir un nombre suffisant d’intervalles de temps de plus de 10
minutes sans passages?
Quel PIR est utile? Il en existe plusieurs
types: montage mural, au plafond ou montage en interrupteur. Quelle est la sensibilité nécessaire? L’industrie fait la différence
entre détecteur de présence et détecteur
de mouvement: le principe reste le même,
mais c’est la sensibilité d’enregistrement
qui fait la différence.
Sites et placement: Que capte et que ne
capte pas le PIR? Le PIR doit être soigneusement placé comme un détecteur d’incendie! Swisslux; le fournisseur de détecteurs de présence propose dans un catalogue au format PDF sous www.swisslux.ch
de nombreux accessoires utiles pour placer
correctement les détecteurs de présence.
Quels PIR doivent être commutés en parallèle? Capteur principal en master, capteurs annexes en slaves. Quels capteurs
doivent effectuer le réglage séparément
(master sans slave)?
Eloignement: Les fabricants indiquent les
zones d’enregistrement qui doivent être
considérées comme distances idéales. La
résolution du PIR diminue fortement avec
la distance (Illustration 112).
PIR (Slave)
PIR (Slave)
PIR (Master)
Détecteur de présence (groupe de lumière 1)
Illustration 111:
Exemple de planification PIR dans une
cage d’escalier
(Swisslux).
PIR (Master)
Détecteur de mouvement (groupe de lumière 1)
Détecteur de présence (groupe de lumière 2)
Détecteur de mouvement (groupe de lumière 2)
105
Vue d’un bureau avec un appareil photo
numérique à trois mètres de distance
La même vue avec un PIR à trois mètres de
distance
Vue d’un PIR lors du doublement de la distance visuelle à six mètres: la précision est
très fortement réduite (même extrait que
l’image ci-dessus)
A neuf mètres de distance, le PIR est inefficace (même extrait que l’image ci-dessus).
Illustration 112:
Avec un PIR la précision diminue très
fortement avec la
distance.
106
Ajustement et contrôle de fonctionnement: quel que soit le coût, chaque PIR doit
être ajusté et testé.
Si possible, le PIR doit être réglé en mode
semi-automatique. Ainsi, le PIR se déconnecte automatiquement et doit être reconnecté manuellement. Le mode semiautomatique empêche les enclenchements
par erreur pour les personnes situées en
dehors de la zone d’enregistrement souhaitée ou pour d’autres sources de chaleur
comme la photocopieuse ou l’imprimante
laser.
Existe-t-il d’autres alternatives au PIR?
Exemples: commandes lumineuses comme
minuterie (dans une cage d’escalier), horloge (dans un couloir) ou interrupteur à clé
amovible (dans une salle de sport). Dans
certaines circonstances, le type de com-
mandes ci-dessus est plus efficace sur le
plan énergétique.
La sensibilité, même des meilleurs PIR, est
limitée. Selon l’état actuel de la technique,
les capteurs infrarouge passifs devraient
en fait être remplacés par des caméras numériques.
Radar pour l’enregistrement des
mouvements
En plus des PIR, on utilise occasionnellement des capteurs radar pour détecter une
présence. Ils peuvent enregistrer les mouvements de manière plus précise que les
PIR et ne réagissent pas aux sources de
chaleur immobiles comme les imprimantes
laser. Le fabricant de luminaires Waldmann
utilise, surtout dans des luminaires sur
Illustration 113:
Schéma de réglage
en combinaison
avec un capteur de
présence-lumière
du jour (HTS Theben).
Type de
capteur
Capteur de
local
Capteur de
fenêtre
Capteur de
façade
Tableau 44:
Avantages et inconvénients des différentes positions des
sondes de lumière
du jour.
Capteur de
toiture
Avantage
Mesure de la part de lumière du
jour et de la lumière artificielle
dans le local concerné et réglage
de la lumière artificielle.
Inconvénient
Pas de combinaison avec une commande de stores, positionnement
des capteurs exigeant, en cas de
modification de l’aménagement,
nécessité de repositionner, au
moins un capteur nécessaire par
local.
Mesure la lumière du jour indépen- Pas de combinaison avec une comdamment de l’aménagement de la mande de stores, au moins un
pièce. Positionnement des capteurs capteur nécessaire par local.
relativement simple.
Mesure la lumière du jour effecUniquement commande et pas de
tive, bonne combinaison avec une réglage, nécessité de programmacommande de stores, peu de cap- tion complexe de chaque local du
teurs nécessaires.
bâtiment.
Mesure l’état du ciel et différencie Pas de réglage, mais commande,
lumière directe et lumière diffuse. nécessité de programmation comBonne combinaison possible avec plexe de chaque local du bâtiment.
une commande de stores, un seul
capteur nécessaire.
107
pied, ce type de capteurs à haute fréquence. Le radar n’est pas passif contrairement au PIR. Tout comme les mesures de
vitesse dans la circulation routière, le radar
émet un signal haute fréquence et reçoit le
signal réfléchi dans un certain délai. Ce délai permet de calculer la vitesse ou de détecter des mouvements. Les capteurs radar
agissent également à travers les murs,
mais cette propriété limite donc fortement
leur utilisation comme détecteur de présence.
Cellule photo pour l’enregistrement
de la lumière du jour
Pour la mesure et le réglage de la lumière
artificielle en fonction de la lumière du
jour, des cellules photoélectriques sont utilisées. Elles réagissent à la lumière visible.
Leur principe de fonctionnement correspond à celui de la cellule solaire: si de la
lumière tombe sur le capteur, le flux électrique augmente de manière linéaire par
rapport à l’intensité lumineuse (Illustration
114). Ce flux électrique est converti, via
une électronique de réglage, en un signal
de réglage pour la déconnexion ou la gradation d’un luminaire. Pour les réglages
lumineux avec enregistrement de présence, le capteur de lumière (comme capteur supplémentaire!) est souvent directe-
ment intégré dans le détecteur de présence. Les PIR sont dans la plupart des cas
des régulateurs dépendant de la lumière
du jour et de la présence. L’enregistrement
de la lumière du jour se produit toutefois
de manière assez rudimentaire, comme
avec un appareil photo dont les fonctions
permettent seulement la mesure de l’exposition, en général au centre de l’image,
sans différencier ni interpréter les différentes zones de luminosité. Ce qui a pour
conséquence, en cas de positionnement
inadéquat des capteurs, des effets de réglage non souhaités. Que se passe-t-il si
sur un tapis noir, un dessus de table clair
ou un arbre en caoutchouc est déplacé de
temps en temps sous le capteur? Le capteur de lumière interprète très inexactement ce genre de changement.
Dans la pratique, il est donc très
répandu que les capteurs ne
soient pas ajustés et laissés en
réglage d’usine (Position 4,
Illustration 113) soit réglés
sur la luminosité maximale,
par sûreté (Position 6, Illustration 113). Ainsi, un réglage dépendant de
la lumière du jour n’apporte pas grandchose.
En plus des cellules photoélectriques intégrées dans le PIR pour l’enregistrement de
Illustration 114:
Capteur de toiture
pour commande lumineuse constante
(Zumtobel).
Illustration 115:
Enregistrement précis du local au
moyen d’un capteur
CCD et du traitement de l’image.
108
Local 14
Local 15
Escalier
Local 10
Local 11
Local 12
Escalier
Local 7
Local 8
Local 9
Escalier
Local 4
Local 5
Local 6
Escalier
Local 1
Local 2
Local 3
Escalier
Gateway
Local 13
Illustration 116:
Composants de la
gestion de la lumière.
Sous-sol
EVG
PIR
PC, imprimante
Router
Gateway
LAN
Gateway
Sans aucun doute, un système de gestion
de l’éclairage (LMS) peut apporter une importante contribution à l’efficacité énergétique d’un bâtiment. Selon le site, le bâtiment et son utilisation, 10 à 50 % d’électricité peuvent être économisés par rapport à un éclairage ne bénéficiant pas d’un
dispositif de réglage. Toutefois, de nombreux composants ayant une autoconsommation en énergie sont également nécessaires pour un large système de gestion de
l’éclairage. Ce type de système fonctionne
Gateway
Avantages de la technique CCD
Très haute résolution et donc très grande
zone et très grande précision d’enregistrement (Illustration 115)
6.3 Efficacité et autoconsommation électrique
Gateway
Capteur d’images CCD (pour l’enregistrement des mouvements et de la
lumière du jour)
Le capteur infrarouge passif a été inventé à
une époque où la photo numérique n’était
pas encore connue ou alors était très coûteuse. La technologie du PIR semble dépassée à l’heure actuelle, car les capteurs
d’images CCD de haute résolution sont
disponibles à bas prix (CCD = charge coupled device). Pour le moment, aucun capteur de lumière utilisant la technique moderne des CCD n’est disponible sur le marché.
Moins de capteurs nécessaires, moins de
perte d’énergie
Enregistrement de présence et de la lumière du jour avec un seul capteur
Le traitement de l’image permet une définition exacte de la zone d’enregistrement
Pas d’enregistrement erroné des imprimantes laser ou de personnes situées en
dehors de la zone d’enregistrement définie
Ajustement simple via un logiciel et un
écran PC.
Gateway
la lumière du jour, il existe des capteurs autonomes qui fournissent en général un
enregistrement plus exact, car ils peuvent
être installés de manière aisée pour capter
la lumière du jour. On en distingue quatre
types qui présentent tous des avantages et
des inconvénients.
109
en permanence, cette autoconsommation
peut donc être considérable en fonction
des composants utilisés et compenser une
partie des économies d’énergie.
Exemple d’un système de gestion de
l’éclairage
Dans une école d’une surface de 5000 m2,
au total 1500 luminaires sont installés avec
une puissance moyenne de 40 watts. Il
existe trois variantes pour la discussion:
1. L’école ne possède pas de système de
gestion de l’éclairage. Conformément à la
norme SIA 380/4, le nombre d’heures à
pleine charge attendues par an pour
l’éclairage est de 1500 h/a.
2. L’école possède un système de gestion
de l’éclairage. Des ballasts DALI électroniques graduables sont utilisés avec 200
détecteurs de présence et de lumière du
jour. Les capteurs et les ballasts sont regroupés dans douze dispositifs de commande et ces derniers sont reliés à un PC
via Internet pour le contrôle et la commande. Conformément à la norme SIA
380/4, une réduction de 30 % du nombre
d’heures est attendue.
3. L’école possède un système de gestion
de l’éclairage correspondant à la possibilité n° 2, mais les meilleurs composants
sont utilisés avec la plus faible autoconsommation énergétique.
Le modèle montre de manière impressionnante que l’autoconsommation des composants nécessaires au système de gestion
de l’éclairage – et ils sont nombreux – est
décisive pour réaliser des économies
d’énergie. Si seuls des composants de qualité moyenne sont utilisés, l’économie attendue sera de zéro. Mais même avec les
meilleurs composants, l’autoconsommation des composants annule au minimum
15 % de l’économie attendue (Tableau
45).
La problématique décrite se transpose
également à d’autres installations techniques qui sont contrôlées et commandées
via un système d’automatisation de bâtiment. Les fabricants marginalisent la plupart du temps l’autoconsommation. Avec
l’état actuel de la technique, une simple
régulation lumineuse sans enregistrement
central devrait fournir des résultats nettement meilleurs en matière d’efficacité
énergétique que les systèmes complexes
d’automatisation de bâtiments.
Système de gestion de la lumière (LMS)
Surface éclairée
Puissance moyenne par luminaire
Nombre de ballasts DALI
Perte par ballast DALI
Nombre de capteurs
Puissance absorbée par capteur
Nombre d’appareils de commande
Puissance absorbée par appareil de commande
Puissance absorbée par routeur
Puissance absorbée par PC et imprimantes
Puissance totale de tous les luminaires
Puissance totale des LMS
Heures à pleine charge des luminaires
Heures à pleine charge des LMS
Consommation d’énergie éclairage
Indice de dépense d’énergie éclairage
Economie d’énergie prévue avec LMS
Economie d’énergie effective avec LMS
Variante 1:
sans LMS
5000 m²
1500
40 W
0
0W
0
0W
0
0W
0W
0W
60,0 kW
0,0 kW
1500 h/a
90 000 kWh/a
18,0 kWh/m²
Variante 2:
LMS standard
5000 m²
1500
40 W
1500
1W
200
4W
12
15 W
20 W
100 W
60,0 kW
2,6 kW
1050 h/a
8760 h/a
85 776 kWh/a
17,2 kWh/m²
– 30 %
–5 %
Variante 3:
LMS optimal
5000 m²
1500
40 W
1500
0,2 W
200
1W
12
10 W
10 W
50 W
60,0 kW
0,7 kW
1050 h/a
8760 h/a
68 957 kWh/a
13,8 kWh/m²
– 30 %
– 25 %
Tableau 45:
Comparaison des
variantes et de
leurs effets sur la
consommation
d’énergie.
110
6.4 Efficacité des réglages
(projet de mesure)
Le modèle de calcul pour le nombre
d’heures à pleine charge de la norme SIA
380/4 a été créé sur la base de mesures et
de simulations effectuées par ordinateur
et simplifiées de sorte qu’il soit adapté aux
planifications. En réalité, quelle est la précision de ce modèle d’heures de fonctionnement dans la pratique et avec quelle
fiabilité fonctionnent les réglages dépendant de la lumière du jour et de la présence? L’Office cantonal de l’industrie des
bâtiments de la ville de Zurich a tenté de
répondre à ces questions en 2007 en menant une campagne de mesure sur 46 installations d’éclairage dans onze écoles.
Campagne de mesures
Au début du mois de juillet 2006, des appareils de mesure avec enregistreur de
données ont été placés sur 46 installations
d’éclairage sélectionnées dans onze écoles
de la ville de Zurich. Les enregistreurs ont
été directement fixés aux luminaires, à une
distance de 2 à 5 cm de la lampe (Illustration 117). Les enregistreurs ont généré des
niveaux d’éclairement toutes les 15 minutes. Les 156 jours de mesure au total
ont permis d’enregistrer 1,4 million de valeurs de mesure.
Illustration 117:
Installation de mesure sur 46 luminaires dans onze
bâtiments scolaires
de la ville de Zurich.
Résultats
Un premier résultat de l’évaluation des
données fournit le rapport entre le rayonnement global (lumière naturelle) et la lumière artificielle dans les locaux avec lumière du jour. L’illustration 118 montre le
tracé du rayonnement global entre juin et
Plafond
Enregistreur
de lumière
Luminaire
décembre 2006 (courbe rouge: données
de Météo Suisse). De plus, les durées de
fonctionnement de l’éclairage artificiel
sont représentées pour deux salles de
classe différentes. La courbe bleue est le
résultat pour une salle de classe bénéficiant d’une commande de régulation selon la lumière du jour fonctionnant bien:
plus la lumière naturelle est présente, plus
les heures de fonctionnement de l’éclairage artificiel sont courtes. Les week-ends
ainsi que les vacances scolaires d’été et
d’automne sont également très bien visibles. De même, une commande dépendant de la lumière naturelle est installée
dans la salle de classe indiquée par la
courbe de mesure grise. Une relation selon
la saison et les conditions atmosphériques
ne peut cependant pas être établie. Par
conséquent, cette commande ne fonctionne pas comme prévu.
Les détecteurs de présence (PIR) dans
les salles de classe fonctionnent bien
la plupart du temps
Selon l’évaluation des données de mesure
issues des salles de classe avec détecteurs
de présence et commutation dépendant
de la lumière du jour intégrée (PIR), les
économies attendues dans la plupart des
classes étudiées ont été effectivement réalisées. L’illustration 119 montre de manière
exemplaire la répartition des flux lumineux
qui ont été enregistrés pendant six mois
dans une salle de classe avec détecteurs de
présence et dans une autre salle de classe
sans détecteur de présence. Le trait vertical compris entre 15 et 70 % de flux lumineux donne le nombre d’heures à pleine
charge. Au-delà de 70 % de flux lumineux,
il devient évident qu’une lampe allumée
n’émet pas toujours la même quantité de
lumière. Selon la durée d’allumage et la
température de la lampe en service, de
plus grandes fluctuations peuvent apparaître. L’être humain ne peut toutefois pas
percevoir ces fluctuations. La plus petite
différence encore perceptible pour l’éclairement lumineux est de l’ordre de 1,5. En
dessous de 15 % de flux lumineux, l’influence de la lumière du jour parvenant sur
le capteur fixé sur le luminaire est visible.
111
Rayonnement global en W/m2
Heures journalières avec lumière artificielle
350
10
280
8
210
6
140
4
70
2
12.07.06
12.08.06
12.09.06
12.10.06
Salle de classe «mauvais»
12.11.06
12.12.06
Salle de classe «bon»
Illustration 118:
Variation annuelle
du rayonnement
global et des heures
de fonctionnement
de l’éclairage artificiel dans deux salles
de classe différentes
avec une commande dépendant
de la lumière du
jour et de la présence.
Flux lumineux de la lampe
100 %
Fluctuation du flux lumineux de la lampe
80 %
60 %
Heures à pleine charge Salle de classe sans PIR: 1280 h/a
40 %
Heures à pleine charge Salle de classe avec PIR: 640 h/a
20 %
Influence de la lumière du jour
Heures à pleine charge
Illustration 119:
Mesure des heures
à pleine charge
pour l’éclairage
dans deux salles de
classe, avec et sans
détecteur de présence.
Puissance électrique en% de la puissance maximale
100%
Journée d’été
Rayonnement solaire: 251 W/m2
Date: 14.7.06, 8:00
Degré de gradabilité luminaire: 1%
Gradabilité électricité: 15%
80%
60%
Journée d’hiver
Rayonnement solaire: 21 W/m2
Date: 12.12.06, 8:00
Degré de gradabilité luminaire: 30%
Gradabilité électricité: 50%
40%
20%
Veille
0%
00:00
03:00
06:00
09:00
12:00
15:00
Heure du jour
18:00
21:00
24:00
Illustration 120:
Profil journalier de
la puissance électrique en cas de réglage de la luminosité constante.
112
Grâce à l’utilisation de détecteurs de présence, il est également possible de démontrer d’importantes économies dans les
zones de passage borgnes. Dans huit couloirs, les valeurs de mesure se situaient en
moyenne à 1750 heures à pleine charge, la
valeur limite SIA 380/4 (sans PIR) se situe à
2870, la valeur cible avec PIR à 1720
heures à pleine charge par an. L’évaluation
des mesures pour les couloirs avec lumière
du jour pendant la journée donne des résultats non satisfaisants. Les valeurs de
mesure se situent, avec tout de même
1560 heures à pleine charge, au-dessus de
la valeur limite SIA 380/4 de 1260 heures
à pleine charge. L’analyse des capteurs PIR
dans le couloir en a révélé la cause. De
nombreux capteurs n’ont pas été ajustés
et montés avec le seul réglage d’usine
(300 à 500 lux) au plafond.
Bilan: Il faut impérativement exiger l’ajustement des capteurs de lumière du jour,
sinon les commutations dépendant de la
lumière du jour n’apportent rien dans les
zones de passage, si ce n’est des dépenses.
Les réglages de la lumière constante
ont leurs défauts
Deux écoles ont fait l’objet de mesures
avec un réglage de la lumière constant: la
lumière artificielle est continuellement graduée, de sorte que l’éclairement lumineux
(somme de la lumière artificielle et de la
lumière du jour) a toujours la même valeur
sur le plan de travail. En théorie, ce type de
réglage lumineux devrait fournir une économie d’énergie maximale. Mais dans la
pratique, deux aspects techniques s’ajoutent à cela, réduisant fortement l’effet
d’économie des réglages de la lumière
constante:
La consommation de veille en mode déconnecté et
La performance disproportionnée avec
une gradation faible.
Dans la campagne de mesures, les puissances électriques ont certes été mesurées, mais la caractéristique puissance-flux
lumineux et les puissances en mode veille
des ballasts graduables ont été déclarées
bonnes par les fabricants, de sorte qu’une
conversion en puissance électrique effec-
tive en fonction du flux lumineux, respectivement du niveau de gradation, est
simple.
L’illustration 120 montre la puissance électrique absorbée d’un réglage de lumière
constante sur deux jours sélectionnés, l’un
en été et l’autre en hiver. Les puissances
dissipées en mode veille des ballasts sont
bien visibles pendant la nuit sur les deux
jours. Durant le jour d’hiver non ensoleillé
(courbe bleue), le pourcentage de lumière
artificielle varie entre 20 et 50 %: le réglage atteint parfaitement son objectif.
C’est autre chose en été (courbe rouge):
par cette belle journée ensoleillée du 14
juillet 2006, il n’y a pas eu besoin de lumière artificielle. Le réglage a permis à la
lumière artificielle de rester à un faible
pourcentage. Ces 2 à 3 % de flux lumineux
ont engendré une puissance électrique absorbée de 15 % de la puissance maximale.
Dans le cas le plus défavorable (locaux
avec moins de 1000 heures d’utilisation
par an), les installations de lumière
constante ont donc consommé plus
d’énergie qu’elles n’en ont économisée.
Une solution est nécessaire et également
possible dans tous les cas:
Déconnecter le mode veille du réglage
par commutation contacteur dans le tableau électrique en dehors des heures de
fonctionnement ou utiliser les ballasts avec
de très petites pertes (plus petite 0,3 watt).
Eviter les valeurs de gradation de l’éclairage inférieures à 20 % et placer les luminaires pour ce mode de fonctionnement en
mode veille ou les déconnecter complètement.
L’installation et la mise en service des réglages de lumière constante sont nettement plus exigeantes que dans le cas des
commutations de lumière du jour simples.
Dans la campagne de mesures de la ville
de Zurich, le réglage de la lumière
constante a bien fonctionné dans l’une
des deux écoles étudiées, mais pas dans
d’autres bâtiments. Le scepticisme des
grands maîtres d’ouvrage, comme la ville
de Zurich, est donc de mise en ce qui
concerne les réglages de la lumière
constante.
113
Bilan: Les débats vont bon train sur les potentiels d’économie des réglages et des
détecteurs de présence dépendant de la
lumière du jour. Du côté de l’industrie, des
mesures impressionnantes sont souvent
présentées montrant combien les économies d’énergies avec ce type de réglage
sont élevées. Toutefois, il ne faut pas
perdre de vue que des économies allant
jusqu’à 50 % ne peuvent vraiment être
réalisées que dans des conditions optimales de lumière du jour, d’installation et
de mise en service correctes. Pour l’évaluation de la situation de la lumière du jour,
l’outil de calcul de la SIA concernant
l’éclairage est un instrument fiable (en
vente sous www.energytools.ch).
La campagne sur la lumière du jour a été
menée en 2006, lorsqu’aucune installation
d’éclairage LED n’était encore disponible à
grande échelle. En 2011, cela a beaucoup
changé: de plus en plus, des parties de bâtiments ou des bâtiments entiers ont été
équipés de la technologie LED. Celle-ci
offre l’avantage d’être sans perte et rapidement graduable, contrairement aux
lampes fluorescentes. Avec l’utilisation des
LED, les problèmes mentionnés ci-dessus
on été en partie résolus avec le réglage de
la lumière.
6.5 Eclairage des couloirs
avec des LED (projet pilote)
L’immeuble Werd de la ville de Zurich a été
totalement assaini en 2005. Une attention
particulière a été portée à la durabilité et
l’efficacité énergétique (aussi pour l’éclairage) lors de la rénovation. Ainsi, on a utilisé les premiers luminaires sur pied Minergie, qui avaient été conçus pour ce bâtiment et qui consommaient deux fois
moins d’électricité que les luminaires sur
pied courants de l’époque. L’éclairage des
couloirs a également été réalisé avec les
dernières techniques de l’époque. Le
concept architectural a exigé des rails lumineux continus (Illustration 122) qui ont
été équipés de tubes fluorescents les plus
efficients (35 W, type T5). Les rails fournissant plus en pleine charge que les 100 lux
d’éclairement lumineux exigés, une gradation constante des ballasts a été paramétrée sur environ 60 % de flux lumineux. Au
moyen des détecteurs de mouvement, une
déconnexion automatique (après 10 minutes) de l’éclairage des couloirs en l’absence de présence a été installée.
Des mesures ont montré plus tard que la
fréquence de passage des personnes dans
les couloirs était si élevée que les détecteurs de mouvement ne se déconnectaient
presque jamais avec le délai de déconnexion de 10 minutes et que la réduction
espérée des durées de fonctionnement de
cet éclairage avec plus de 3000 heures par
an n’a de loin pas été atteinte. Dans l’impossibilité de commuter plus brièvement
les lampes fluorescentes en raison de leur
temps d’amorçage de plusieurs minutes, il
n’était pas possible d’optimiser le réglage
de l’éclairage dans les couloirs.
Avec l’arrivée de la technologie LED, une
nouvelle technologie d’éclairage est désormais disponible: elle peut être réglée
beaucoup plus rapidement et ne présente
pas de perte à la gradation, contrairement
à la gradation des lampes fluorescentes.
Avec un projet pilote mené dans un couloir
du centre administratif Werd, l’Office cantonal de l’industrie des bâtiments voulait
tester la quantité d’énergie économisée en
remplaçant 30 m de chemins lumineux par
114
des LED et la réduction simultanée des délais avec les détecteurs de mouvement.
Mesures
Deux couloirs identiques (30 sur 2,4 m)
ont été mesurés pendant plusieurs semaines avec un dispositif de mesure
d’énergie et de puissance chacun (Illustration 121). Dans les deux couloirs, les éclairements lumineux et les répartitions lumineuses étaient les mêmes. Les deux éclairages étaient à peine différenciables:
Couloir 1 avec lampes fluorescentes et
détecteurs de présence avec intervalle de
10 minutes
Couloir 2 avec ligne lumineuse LED et
détecteurs de présence avec intervalle de 1
minute.
Le résultat est impressionnant. L’éclairage
LED économise plus de 80 % de l’énergie
électrique en comparaison avec la technologie des lampes fluorescentes utilisée
jusqu’ici.
Illustration 122:
Vue intérieure du
centre administratif
Werd (couloir).
D’un côté, la puissance électrique est réduite, parce que les LED, contrairement
aux lampes fluorescentes, ne présentent
pas de pertes à la gradation, dans le cas
présent de 5,9 W/m2 (lampes fluorescentes)
à 2,6 W/m2 (LED).
D’un autre côté, les durées de fonctionnement quotidiennes diminuent en raison
des durées de commutation plus courtes,
Illustration 121:
Appareil de mesure
de l’énergie et de la
puissance avec enregistreur de données pour carte SD.
115
d’en moyenne 13,2 h/d pour l’éclairage
avec des lampes fluorescentes à 5,7 h/d
pour les LED. Tandis que les lampes fluorescentes ne s’allument et ne s’éteignent que
4 fois par jour via le détecteur de mouvement, ce sont plus de 100 fois pour l’éclairage LED.
Il en découle une réduction de l’indice
d’énergie de l’éclairage pour le couloir de
19,5 à 3,6 kWh/m2, ce qui correspond à
une économie d’énergie effective de 81 %
(Illustrations 123 et 124). La question
s’était posée de savoir si l’allumage et l’extinction fréquents étaient gênants pour le
personnel. Aucune enquête systématique
n’a certes été menée à ce sujet, mais au-
cune plainte n’a été enregistrée. A l’évidence, les employés n’ont remarqué aucun
changement. A titre d’essai, s’est ajoutée à
cela une étape supplémentaire dans l’éclairage LED, pour laquelle la lumière ne
s’éteint pas entièrement, mais reste sur
15 % de flux lumineux. Avec cette lumière
de confort qui réduit fortement l’effet de la
commutation fréquente, l’économie diminue, mais seulement légèrement: l’économie globale baisse de 81 à 77 %.
Bilan énergétique et rentabilité
Une estimation effectuée sur un an donne
une réduction de l’indicateur d’énergie
éclairage de 19,5 kWh/m2 (valeur limite
Puissance en watts
450
400
350
300
250
FL
200
150
LED
100
50
0:00
2:00
4:00
6:00
8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00
Vendredi 24 juin 2011
Illustration 123:
Courbe journalière
de la puissance lors
d’une journée de
travail usuelle; le
couloir à LED
consomme 81%
d’énergie de moins
que le couloir avec
lampes fluorescentes.
19,5 kWh/m2
Lampe fluorescente avec réglage de présence
Lampes LED avec réglage optimisé
5,9 W/m2
3,6 kWh/m2
2,6 W/m2
Indice de dépense d’énergie (−81%)
Puissance installée (−56%)
Illustration 124:
56 % d’économie de
la puissance installée et 81 % d’économie de la
consommation
d’énergie.
116
SIA: 19,0 kWh/m²) avec l’ancien éclairage
aux lampes fluorescentes à 3,8 kWh/m²
(valeur cible SIA: 7,5 kWh/m²) avec les luminaires LED.
Il en résulte une économie annuelle d’électricité de 15,7 kWh/m2 ou 3.10 Fr./m2, ce
qui correspond à 7.50 Fr./an par mètre linéaire de couloir. Comme les luminaires
LED n’ont pas besoin de lampes de rechange pendant toute leur durée d’utilisation (15 ans), les frais d’entretien diminuent également d’environ le montant de
l’économie des dépenses d’énergie,
d’après ce qui a été constaté. Pour un investissement supplémentaire de 100
francs par mètre linéaire de lumière LED
dans le couloir par exemple, il en résultera
donc une durée d’amortissement de
l’éclairage LED de six bonnes années.
Tableau 46:
Bilan énergétique
LED versus FL.
installations d’éclairage courantes apportent la plupart du temps bien moins d’économies d’énergie que ce qui est supposé.
L’utilisation des LED présente également
des avantages de conception: Les «taches
sombres» non appréciées, comme celles
qui se trouvent entre les lampes fluorescentes, n’existent pas avec les lampes LED
(Illustration 125).
Bilan
Ce résultat montre bien que la technologie
LED présente, avec le réglage lumineux
correspondant, un très important potentiel d’économies par rapport aux éclairages
de couloir courants, considérés comme efficaces sur le plan énergétique. Par ailleurs,
il faut noter que les réglages lumineux des
Lampes LED
Puissance de fonctionnement max.
Consommation d’énergie
Indice de dépense d’énergie
Exigence Minergie
187 W
Lampes fluorescentes compactes
420 W
1463 h/a
3343 h/a
274 kWh/a
1404 kWh/a
3,8 kWh/m²
19,5 kWh/m²
0.80 Fr./m²a
3.90 Fr./m²a
19,0 kWh/m²
7,5 kWh/m²
10,5 kWh/m²
Illustration 125:
Transition d’un luminaire à l’autre: à
gauche, lampe fluorescente; à droite,
LED (luminaires:
Slot de Zumtobel).
Chapitre 7
7.1
Bases de la planification
L’espace intérieur n’est pas le même partout. Pour définir l’éclairage pour des espaces intérieurs, il est nécessaire d’en
connaître l’utilisation et l’utilisateur, de définir exactement la tâche visuelle et de
connaître le concept de matériaux avec la
composition des surfaces, le concept des
couleurs, le facteur de brillance etc. Les dimensions de la pièce doivent aussi être
connues et les références de l’espace intérieur se retrouvent à leur tour dans le
concept d’éclairage.
Les exigences dans l’habitat privé sont fondamentalement différentes de celles des
standards industriels: dans l’habitat privé,
il n’existe aucune norme, dans le domaine
professionnel, tout est considérablement
réglementé.
La lumière donne corps aux objets et met
en relation l’espace, la forme, la couleur et
la surface et les rend perceptibles. Ce faisant, la lumière elle-même n’a pas de propriétés objectives. Elle devient seulement
visible par le «contact» avec la surface
d’un objet et donc perceptible également.
Elle devient matériau optique en se reflétant sur les surfaces.
La lumière détermine notre perception du
temps et nous permet de connaître le
rythme des jours et le changement des saisons. La lumière permet également de
transformer la nuit en jour. La lumière artificielle nous rend indépendants de la lumière du jour.
La lumière permet de modifier les espaces
sans les changer physiquement. La lumière
peut agrandir ou raccourcir les espaces,
créer des relations ou délimiter des zones
et donner des couleurs aux surfaces. Plus
encore: la lumière dirige le regard, commande notre perception et influence notre
attention. La lumière crée ainsi des hiérarchies de perception. La lumière peut également éveiller des souvenirs, créer des
associations et dégager des ambiances.
Les aspects culturels nous démontrent que
la lumière n'est pas maniable de manière
homogène, mais qu'elle dépend du lieu et
du temps. L’ombre ou l’obscurité ou la
zone d’ombre qui est volontairement utilisée pour donner un caractère propre à des
locaux ou à des zones spéciales dans l’espace possède une valeur extrêmement importante.
S’il est possible de calculer et de mesurer
les propriétés physiques d’une situation
d’éclairage, le processus visuel extrêmement complexe et la perception subjective
décident en dernier lieu du succès d’un
concept d’éclairage. Pour cette raison, la
planification de l’éclairage ne peut pas se
limiter seulement à la conception technique, mais doit inclure dans la réflexion la
perception et ses aspects psychologiques.
La tâche consiste alors à exécuter de manière conceptuelle et thématique la planification de l’éclairage comme élément intégral d’un projet architectural global, de
manière à obtenir un environnement visuel
qui prend en compte les besoins et les activités des personnes, favorise leur bienêtre et aborde l’architecture de sorte que
l’effet lumineux souhaité, et donc l’effet
spatial qui va de pair, puisse se déployer. Le
critère principal pour une planification de
l’éclairage orientée vers la perception ne
peut pas être l’indicateur d’un instrument
de mesure, mais plutôt l’art et la manière
d’une personne de satisfaire aux exigences
visuelles. La vision est un processus de traitement des informations. Ainsi, un
contenu est attribué à l’environnement visuel, qui semble être plus que la simple
utilisation des surfaces à effets optiques.
Le «spectateur» n’est donc plus le récepteur passif, mais un facteur actif dans le
processus de perception qui construit les
images de son environnement visuel sur la
base d’un grand nombre d’attentes, d’expériences et de besoins. Sur des considérations de durabilité, il est en outre évident
que l’efficacité d’un éclairage ne se situe
pas dans la lampe ou dans le luminaire ou
dans l’espace, mais dans l’ensemble du
système Lampe (encore mieux la lampe et
118
le ballast), Luminaire (réflecteurs, système
optique, gestion thermique) et Espace
(type de construction, dimensions du local
et composition de la surface, degré de réflexion et de brillance). Cette expérience a
généré une nouvelle compréhension de la
succession de l’étiquetteEnergie en faveur
du label Minergie pour les luminaires,
étant entendu que le fonctionnement de
l’ensemble du système n'est pas garanti.
Des outils de calcul modernes comme Relux ou Dialux se réfèrent toutefois aux facteurs des locaux ainsi qu’aux données
fiables sur les luminaires. Dans ce contexte,
Illustration 126:
Plan gris avec illustration de l’éclairage.
Illustration 127:
Représentation en
coupe de l’éclairage.
la fiabilité des données de base a beaucoup à voir avec la prévision de la qualité
et de la quantité de lumière.
Les étapes de travail concernant la composition lumineuse et sa représentation doivent trouver leur place dans celles accordées aux analyses des besoins, de la valeur
d’usage, de la rentabilité ainsi qu’à l’analyse énergétique s’approchant de la prise
de décision. L’image, un «mood board»,
des visualisations réalistes de la technologie lumineuse, des visualisations spatiales
jusqu’à la représentation 3D, mais également de simples plans de gris et des plans
119
d’éclairage, peut être le bon média pour
rendre accessible un projet au mandant,
de la manière la plus compréhensible possible.
Le déroulement des phases s’articule alors
autour du règlement SIA 108, règlement
concernant les prestations et les honoraires des ingénieurs et des électriciens où
les phases d’avant-projet et de projet de
construction sont nettement sous-évaluées. Pour finaliser un projet, des performances sensiblement élevées sont demandées dans ces deux premières phases. La
lumière artificielle peut être conçue et
commandée de manière très précise. L’uniformité, le facteur d’ombrage, la modulation, le facteur forme, les règles de conception, la qualité et l’anti-éblouissement des
luminaires peuvent être utilisés et calculés
le plus précisément possible.
7.2
Illustration 128:
Plan d’ensemble du
bureau avec zone
de circulation.
Illustration 129:
Disposition des
corps d’éclairage
(attention: zone
d’éblouissement par
réflexion dans le
domaine de l’
«éclairage au-dessus de la tête»!).
Illustration 130:
Attribution des
zones selon la
norme SIA 2024 (42
utilisations standard).
Exemple d’optimisation
L’objet est un bâtiment industriel dont le
caractère doit être renforcé par le choix
des matériaux et la hauteur du local (4,25
m). Le béton brut doit être laissé tel quel et
un mur intérieur doit être peint en rouge
sombre. La protection solaire est normale
et les fenêtres sont de la hauteur du local.
Le bâtiment dans son ensemble (nous
considérons seulement une partie pour le
bureau dans l’exemple) doit être réalisé selon les critères Minergie-P. Les installations
doivent rester simples malgré tout, l’éclairement lumineux doit être conçu dans les
normes, les luminaires doivent si possible
porter le label Minergie, des luminaires à
rayonnement indirect doivent être utilisés
pour l’accentuation du volume. La répartition lumineuse dans la pièce peut être calculée et quantifiée au moyen d’un programme de calcul de l’éclairage.
Une première évaluation de la zone de bureau est rebutante et les valeurs limites
peuvent à peine être respectées. Le potentiel est là, mais qui va faire le premier pas?
L’architecte qui a créé le concept de lumière du jour et le concept des couleurs?
Le planificateur-électricien qui n’incorpore
dans son projet ni détecteur de mouvement ni capteur de lumière du jour en raison des coûts? Le concepteur d’éclairage
qui doit viser un concept plus simple avec
une efficacité plus élevée? Bien entendu,
pour atteindre un objectif, il faut unir ses
forces et non pas faire preuve d’un orgueil
mal placé.
Et ensuite?
Il est évident que la valeur limite peut être
atteinte de justesse. Des mesures d’optimisation sont alors nécessaires. Il est donc
important que tous soient ouverts d’esprit,
y compris le maître d’ouvrage. Le concepteur technique qui gère le justificatif n’est
pas seul responsable, mais tous ceux qui
participent au processus le sont. Grâce à
l’évaluation du justificatif, il est déjà possible de définir très directement dans
quelle direction et avec quel potentiel apporter des corrections. Un entretien avec le
planificateur-électricien et le maître d’ouvrage (surcoût) permet d’utiliser des capteurs de lumière du jour et des détecteurs
de présence. Ce qui donne une image de
la situation en raison de la réduction des
heures à pleine charge.
D’autres entretiens suivent. L’architecte est
prêt à peindre en blanc le plafond au lieu
Zone de circulation 200 lx
Bureau collectif 500 lx
120
N
[m]
8
6
4
2
0
0,0
2,5
5,0
7,5
10,0
12,5
15,0
17,5
20,0
25,0 [m]
22,5
1 : 250
300
500
Reg.-Nr.
Zu-0049-d
Reg.-Datum 11.07.2008
Parscan Strahler
für Halogen-Metalldampflampen
Illustration 132:
Luminaire suspendu
(à gauche) et spotpour zone de circulation (à droite); les
luminaires avec label Minergie peuvent être directement téléchargés
sur le site toplicht.
ch.
Illustration 133:
Tentative infructueuse d’atteindre
Minergie.
Claris 2 Pendelleuchte 2x49W MC ID dimmbar
Pendelleuchte Direkt/Indirekt mit Comfort-Raster 2 x 49W, für T16, Tochterleuchte für DALI-Ansteuerung mit
digital dimmbarem elektronischem Vorschaltgerät, Gehäuse aus kantigem abgestuften
Aluminium-Strangpressprofil, Abmessungen 1580mm x 150mm x 50mm, Profilseitenhöhe 34mm,
Umlaufender symmetrischer Rahmen Breite=40mm, auf Gehrung geschnitten, Titan pulverbeschichtet,
Lichtlenkung mit Zellenraster-Technologie, einzelne Rastermodule aus hochwertigem Verbundwerkstoff
gleichmäßig vakuumbedampft mit Reinstaluminium, mit Schutzschicht aus SiO2. Indirekt/direkte
Abstrahlcharakteristik (64:36) mit batwingförmiger, breiter Lichtverteilung, Baldachin in abgestufter
Gehäuseform LxBxH 100 x 70 x 32. Gewicht: 4,7 kg www.zumtobel.ch/42158824
180°
150°
HIT-CE
5
120°
90°
90°
50
100
60°
60°
150
200
0°
30°
C0 / C180
30°
[cd / 1000 lm]
C90 / C270
Leuchtenkategorie
Lampenkategorie
Pendelleuchte
Leuchtstoffröhren
Artikelnummer
Gemessene Leistung
Standby-Leistung
42158824
EVG digital Tridonic one4all
T16/49
2
110 W
8600
0.5 W
Dimmung
Anteil Direktlicht
Abstrahlung
89 %
37 %
max. 978 cd/m2
69 lm/W (65 lm/W)
EULUMDAT-Datei
Messlabor
Abgeleitet
D24726UA.ldt
METAS, Bern-Wabern
25,7 kWh/m2
14,0 kWh/m2
26,3 kWh/m2
Bureau
Eclairement lumineux 460/530 lx
Luminaire
2/49 W (106 W)
72136.000 Weiß (RAL9002)
HIT-CE 35W G12 3300lm
EVG
Spotreflektor
60°
Produktbeschreibung
Gehäuse: 2teiliger Zylinder, Aluminium, pulverbeschichtet, zum
Lampenwechsel abnehmbar. 0°-90°
schwenkbar. Fallsicherung.
In den Zylinder integrierter Ausleger: Aluminiumguss, pulverbeschichtet, am 3-Phasen-Adapter
360° drehbar. Eine Schraube zum
Feststellen des Dreh- und Neigungswinkels. Innen liegende
Leitungsführung.
Elektronisches Betriebsgerät.
ERCO 3-Phasen-Adapter: Kunststoff.
Schutzglas.
Blendschutzring: Aluminiumguss, schwarz pulverbeschichtet.
Aufnahme für Zubehör.
Spotreflektor: Aluminium, silber
eloxiert, hochglänzend.
Gewicht 2,00kg
30°
60°
40000 cd
30°
HIT-CE 35W G12 3300lm
h(m)
1
2
3
4
5
E(lx) D(m)
9°
33270 0.16
8318 0.31
3697 0.47
2079 0.63
1331 0.79
Montage
ERCO 3-Phasen-Stromschiene
Hi-trac 3-Phasen-Stromschiene
Monopoll 3-Phasen-Stromschiene
1-Phasen-Punktauslass
SIA-380/4-Tool Beleuchtung
Valeur limite
Valeur Minergie
Valeur du projet
Détecteur de présence
Régulation de la lumière du jour
Réflexions de la pièce
Système de stores
466666663
150°
120°
E
MINERGIE® -Leuchte
750
4666666663
Illustration 131:
Représentation des
pseudo-couleurs du
calcul d’éclairage
avec gamme d’éclairement lumineux.
200
46663
150
Objekt
Projekt
Zusammenfassung
Waha AG
Flächen
Industriestrasse 9
8050 Zürich
non
Circulation
290 lx
Erco Parscan
1/35 W (45 W)
non
non
non
Vorprojekt
Projekt
Nettofläche
255 m²
Energiebezugsfläche (EBF)
280 m²
Faktor Nettofläche zu EBF
0.91
Projekt-Typ
Neubau
Projektstand
Projekt
Systemanforderungen
Bauherr
Waha AG
Vorprojekt
Projektwert Grenzwert MINERGIE
Zielwert
kWh/m²
MJ/m²
MWh
Architekt
Martin Mustermeyer architekten Zürich
Elektroplanung
Amstein + Walthert AG
Beleuchtungsplanung
Projekt
kWh/m²
26.3
25.7
14.0
10.1
MJ/m²
86.0
84.1
45.8
33.0
MWh
6.7
6.5
3.6
Zürich
MINERGIE ECO
MINERGIE
Vorprojekt:
grün = erfüllt
Projekt:
2.6
54%
rot = nicht erfüllt
Zürich
Definition MINERGIE Beleuchtung
Ersteller Nachweis
Zürich
Datum
sombre
Stores en tissu
sombre
–
09.11.2008
1/4
3/4
Grenzwert
Zielwert
MINERGIE
121
N
[m]
8
6
4
Illustration 134:
Le nouveau calcul
de la répartition lumineuse montre un
éclairement lumineux aux places de
travail, malgré une
puissance pus
faible.
2
0
0,0
2,5
5,0
7,5
200
10,0
12,5
300
15,0
17,5
20,0
22,5
500
[m]
1 : 250
750
Arano
1000
Illustration 135:
Dans le cas présent,
le luminaire sur le
côté gauche
convient mieux
grâce à une autre
répartition de la lumière que le luminaire avec la qualification du module
Minergie (à droite).
Le luminaire à
gauche pourrait
bien entendu également être certifié
selon Minergie.
MINERGIE® -Leuchte
TPS642 2xTL5-35W/840 HFD C8-VH SMS ALU
Reg.-Nr.
Zu-0049-d
Reg.-Datum 11.07.2008
Pendelleuchte mit OLC-Microlamellenoptik, silver coated,
hochglänzend; direkt (70%) – indirekt (30%) strahlend;
flaches Gehäuse aus eloxiertem Aluminium;
mit regelbarem DALI-EVG und TL5-Lampen 2x35W/840;
mit Doppel-Seilabhängung und Anschlusskabel
Hochglänzende OLC-Microlamellenoptik mit 3D-Lamellen aus
silberbeschichtetem Reinstaluminium,
mit gleichmäßig umlaufendem Rand.
Rundumentblendet nach DIN EN 12464-1
(L < 200 cd/m² bei 65º).
Lieferung inklusive Leuchtmittel,
Seilabhängung und Anschlussleitung
im Metalldesign.
Schutzklasse I, Schutzart IP 20, ENEC 05, F-Zeichen, CE-Zeichen
Claris 2 Pendelleuchte 2x49W MC ID dimmbar
Pendelleuchte Direkt/Indirekt mit Comfort-Raster 2 x 49W, für T16, Tochterleuchte für DALI-Ansteuerung mit
digital dimmbarem elektronischem Vorschaltgerät, Gehäuse aus kantigem abgestuften
Aluminium-Strangpressprofil, Abmessungen 1580mm x 150mm x 50mm, Profilseitenhöhe 34mm,
Umlaufender symmetrischer Rahmen Breite=40mm, auf Gehrung geschnitten, Titan pulverbeschichtet,
Lichtlenkung mit Zellenraster-Technologie, einzelne Rastermodule aus hochwertigem Verbundwerkstoff
gleichmäßig vakuumbedampft mit Reinstaluminium, mit Schutzschicht aus SiO2. Indirekt/direkte
Abstrahlcharakteristik (64:36) mit batwingförmiger, breiter Lichtverteilung, Baldachin in abgestufter
Gehäuseform LxBxH 100 x 70 x 32. Gewicht: 4,7 kg www.zumtobel.ch/42158824
Technische Daten
Bestückung:
Lichtfarbe:
Lichtstrom:
Unterer Halbraum:
Betriebswirkungsgrad:
Anschlussleistung:
Vorschaltgerät:
Maße (L - B - H):
Gewicht:
25,0
150°
2 x TL5-35W
840
6600 lm
70.0%
98.0%
77.0 W
HF Performer
1552 - 206 - 45 mm
5,5 kg
180°
150°
120°
120°
90°
90°
50
100
60°
60°
150
200
30°
C0 / C180
Lichtstärkeverteilung
Philips GmbH
Unternehmensbereich Lighting – Professional Lighting Solutions
Tel.:+49 (0) 1803-888 333 [email protected]
Blendungsbegrenzung
Stand: 2011-03-29 (V 2.4) Das Foto steht stellvertretend für die Produktfamilie und entspricht nicht
immer in allen Details der Produktbeschreibung.
25,7 kWh/m2
14,0 kWh/m2
15,5 kWh/m2
Bureau
Luminaire
2/49 W (106 W)
30°
C90 / C270
Leuchtenkategorie
Lampenkategorie
Pendelleuchte
Leuchtstoffröhren
Artikelnummer
Gemessene Leistung
Standby-Leistung
42158824
EVG digital Tridonic one4all
T16/49
2
110 W
8600
0.5 W
Dimmung
Anteil Direktlicht
Abstrahlung
89 %
37 %
max. 978 cd/m2
69 lm/W (65 lm/W)
EULUMDAT-Datei
Messlabor
Abgeleitet
D24726UA.ldt
METAS, Bern-Wabern
Illustration 136:
La valeur du projet
s’est nettement
améliorée. Encore
insuffisant, mais sur
le bon chemin.
Valeur limite
Valeur Minergie
Valeur du projet
Système de stores
0°
[cd / 1000 lm]
Objekt
Projekt
Zusammenfassung
Waha AG
Flächen
Industriestrasse 9
8050 Zürich
oui
Circulation
290 lx
Erco Parscan
1/35 W (45 W)
non
oui
non
Vorprojekt
Projekt
Nettofläche
255 m²
280 m²
0.91
Projekt-Typ
Neubau
Projektstand
Projekt
Systemanforderungen
Bauherr
Waha AG
Vorprojekt
Zielwert
kWh/m²
MJ/m²
MWh
Architekt
Elektroplanung
Beleuchtungsplanung
Projekt
kWh/m²
MJ/m²
15.5
50.8
25.7
84.1
14.0
45.8
MWh
4.0
6.5
3.6
Zürich
MINERGIE ECO
MINERGIE
Vorprojekt:
grün = erfüllt
Projekt:
10.1
33.0
2.6
54%
Zürich
Ersteller Nachweis
Zürich
Datum
sombre
Stores en tissu
sombre
–
09.11.2008
1/4
3/4
Grenzwert
Zielwert
MINERGIE
122
de le laisser brut. Ainsi, la réflexion du plafond augmente de 30 à 40 % pour atteindre plus de 80 %.
Le concepteur d’éclairage rencontre un
problème: le luminaire utilisé est déjà un
luminaire certifié Minergie. Que peut-on
encore améliorer?
Il s’avère que beaucoup de lumière est indirectement perdue par le trajet parcouru
en raison de la hauteur des pièces. Le
pourcentage direct de la répartition lumineuse pourrait être amélioré et le pourcentage indirect utilisé seulement pour l’éclaircissement du plafond. Cette stratégie
fonctionne toujours. La lumière doit être
fournie pour la tâche visuelle. Le luminaire
recherché doit donc fournir une meilleure
répartition de la lumière.
Au lieu d’un pourcentage indirect de
70 %, le luminaire recherché doit diffuser
vers le bas le pourcentage principal du flux
lumineux. Ce qui réduit directement le trajet de la lumière et peut même également
réduire la puissance de l’éclairage.
Illustration 137:
L’exigence est désormais atteinte,
voire dépassée. Une
gradabilité supplémentaire est possible, permettant de
réaliser des économies supplémentaires.
Illustration 138:
Le concept de base.
Illustration 139:
Le concept optimisé.
Autres exemples
Des études dans les hôpitaux ont montré
que l’énergie pour l’éclairage est principalement nécessaire dans les zones de circulation. Cela vient du fait que la plupart des
lampes fluorescentes ou fluocompactes
utilisées sont certes commutables et graduables mais ne sont en service que 20 à
30 minutes après l'allumage, ceci afin de
respecter leur durée de vie. En outre, dans
de nombreux cas, les détecteurs de présence ne sont pas non plus en mesure
d’effectuer des détections précises. Les dé-
25,7 kWh/m2
14,0 kWh/m2
9,4 kWh/m2
Bureau
Luminaire
2/35 W (75 W)
Valeur limite
Valeur Minergie
Valeur du projet
Système de stores
oui
oui
Objekt
Projekt
Flächen
Industriestrasse 9
8050 Zürich
Circulation
290 lx
Erco Parscan
1/35 W (45 W)
non
non
sombre
–
Vorprojekt
Nettofläche
Projekt-Typ
Neubau
Projektstand
Projekt
Systemanforderungen
Bauherr
Waha AG
Vorprojekt
Projekt
255 m²
280 m²
0.91
Zielwert
kWh/m²
MJ/m²
MWh
Architekt
Elektroplanung
Projekt
kWh/m²
9.4
25.7
14.0
10.1
MJ/m²
MWh
30.6
2.4
84.1
6.5
45.8
3.6
33.0
2.6
Projekt:
60%
Zürich
MINERGIE ECO
Beleuchtungsplanung
Zürich
MINERGIE
Ersteller Nachweis
Vorprojekt:
grün = erfüllt
Zürich
Datum
normal
Stores en tissu
Zusammenfassung
Waha AG
09.11.2008
1/4
3/4
Grenzwert
Zielwert
MINERGIE
123
tecteurs de mouvement coûtent cher, ce
qui fait qu’on les utilise le moins possible.
C’est la même chose pour les bâtiments
administratifs.
Plusieurs études ont démontré, par
exemple, que dans les zones de circulation
(couloir), 90 % de l’énergie pourraient être
économisés, uniquement avec des commutations immédiates et non retardées en
raison de l’optimisation de la durée de vie
des lampes. Les lampes LED sont conçues
pour cela. Le prix des commandes et des
capteurs rapides reste cependant un obstacle. Un concept simple consisterait à ce
que chaque luminaire soit suffisamment
intelligent pour qu’il détecte lui-même la
présence ou non d’un être humain à proximité. Cette intelligence irait même jusqu’à
regrouper les luminaires pour éclairer un
groupe de personnes. Dès que des luminaires isolés ou que le groupe seraient en
mouvement, les capteurs réagiraient.
Ainsi, la lumière suivrait la personne et ne
serait activée que là où celle-ci s’arrête ou
se déplace. Une condition importante du
moins pour la zone du couloir.
Puisque chaque utilisation possède une focalisation différente ou une tâche visuelle
différente, chaque cas doit être différencié. Les exigences restent alors souvent les
mêmes pour le local, même si elles sont
formulées différemment. Ainsi, naît le besoin d’aperçu et de définition des surfaces
de limitation du local.
Le concept de human sensitive lighting est
encore visionnaire, mais sa réalisation devient de plus en plus réaliste. Il s’agit pour
l’essentiel de disposer aujourd’hui des
bonnes sources lumineuses mais les élé-
ments de commande ne présentent pas
encore ce niveau technique. Les réticences
concernant la mise en réseau font le reste.
Illustration 140:
Couloir éclairé de
façon conventionnelle (en haut) et
mise en œuvre du
concept HumanSensitiv-Lighting
(en bas).
124
7.3 Utilisation de la lumière
du jour et régulation
Illustration 141:
Distribution de
l’énergie nécessaire
à l’éclairage, dans
l’exemple de l’hôpital Triemli.
Illustration 142:
Consommation
d’énergie pour
l’éclairage dans un
bâtiment de bureaux ou administratif (exemple).
La lumière du jour est de nouveau à la
mode. Dans le cadre de l’optimisation
énergétique, au moyen de la norme SIA
380/4 et avec la mise en œuvre de Minergie-Eco, l’utilisation de la lumière du jour
est redevenue populaire. Pendant longtemps, en raison du faible prix de l’énergie, le monde artificiel de l’espace intérieur
a été développé à la perfection sur le plan
technique. Seules les normes et les lois ont
contrecarré ce monde parfait avec des dimensions minimales de fenêtres et un revêtement extérieur prescrit comme exigence d’hygiène minimale.
Et à quoi cela ressemble-t-il aujourd’hui?
Bien plus satisfaisant, du moins du point
de vue de la planification de l’éclairage.
Même si des phrases comme «suffisamment de lumière du jour» apparaissent
toujours dans les appels d’offres, le fait
que la lumière du jour est précieuse est
bien reconnu de tous.
Les apports extérieurs et l’influence de la
lumière du jour ainsi que le terme «autonomie de la lumière du jour» connaissent
une renaissance. Dans la pratique, ce sont
les nouveaux types de vitrage avec sélectivité élevée, développés à l’université de
Bâle. De nouveaux systèmes de protection
contre le soleil et également des systèmes
anti-éblouissement ou même des systèmes
combinés donnent à la lumière naturelle
l’importance qui lui revient et la régule de
telle façon que de vraies augmentations
de rendement apparaissent.
Le lissage d’un niveau lumineux est naturellement utile d’un point de vue énergétique. Dans les bâtiments ayant de plus en
plus de profondeur, l’éclairage artificiel est
nécessaire dans les zones éloignées de la
lumière du jour, comme solution à une
tâche visuelle. Pour déterminer l’autonomie de la lumière du jour sur la base du
quotient de la lumière du jour, les mesures
et les profils d’utilisation sont indispensables. Mais il existe également des méthodes d’évaluation graphique simples
utiles dans le processus de conception. Le
trajet du soleil doit être déterminé pour
Cage d’escalier 2% Pharmacie WC Divers
2%
2% 4%
Bureau individuel,
Zone de circulation
hôpital, 50%
de groupe , 2%
Bureau des infirmières
3%
Examen
4%
Stérilisation
4%
WC Chambre
des patients
5%
Chambre des
patients
22%
WC, locaux annexes
8%
Bureau
29%
Aire de détente
7%
Conference
21%
Couloirs sans
lumière du jour 4%
Zone de circulation
31%
125
chaque site. C’est ainsi qu’apparaissent les
diagrammes de position du soleil spécifique par endroit.
A l’aide des méthodes d’évaluation graphiques des illustrations 147 à 152, il est
possible de réaliser une première assertion
sur l’influence de la lumière du jour.
Lorsque des espaces intérieurs sont assombris par d’autres bâtiments (centre-ville,
constructions denses), il est possible d’éta-
blir la position là où le ciel est encore visible à hauteur de table. Ce point est établi
comme la position de no-sky-line. A l’avant
(contre la fenêtre), la lumière du jour est
suffisamment présente. A l’arrière, la lumière du jour est trop faible pour des exigences de travail courantes. Pour représenter graphiquement la pénétration de la
lumière du jour dans la profondeur d’un
local, la règle des 30° est utilisée. Il devient
Illustration 143:
Aspects chromatiques du déroulement de la lumière
du jour.
50%
0%
500 lx
Lumière artificielle
Lumière du jour
Illustration 144:
Représentation
schématique d’un
réglage de la luminosité constante.
126
alors vite clair que la hauteur de l’allège ne
joue pratiquement aucun rôle. Pour cela,
l’exécution du linteau ou des éventuels
avancements constituent une limite pour
l’utilisation de la lumière du jour (Illustration 148). La règle d’or qui s’en dégage est
donc: la profondeur de la lumière du jour
correspond environ au double de la hauteur éclairée du sol au linteau.
Illustration 145:
Géométrie solaire
avec hauteur du soleil h et azimut A
(déviation nord)
Illustration 146:
Diagramme standard solaire polaire
pour la latitude
51°N (Cologne, Erfurt, Dresde)
Définition de la luminosité suffisante
conformément à DIN 5034-1 pour les
ouvertures en façade
Dans la moitié de la profondeur de local, à
0,85 m au-dessus du sol et à 1 m de distance des deux parois latérales, le quotient
de lumière du jour (D) doit être:
Au milieu des deux points, au moins égal
à 0,9 %, à l’un des deux points au moins
égal à 0,75 %.
Pour les locaux avec des fenêtres aux limites du local: 1,0 %. Le facteur de réflexion des surfaces de limitation du local
doit être si possible élevé.
en haut
z
Position de la ligne
d’occultation du ciel
h
Nord
0,85 m
A
Nord
30°
régulièrement le 21 du mois
NE
NO
juin
H
juillet + mai
août + avril
6.00
18.00
2H
Ouest
E st
9.00
15. 00
septembre + mars
12.00
30°
octobre + février
novembre + janvier
décembre
H
SE
SO
Sud
2H
Illustration 147:
Ligne d’occultation
du ciel.
Illustration 148:
Règle des 30°.
127
Coupe
Illustration 149:
Points de référence
pour la définition
de la luminosité suffisante selon DIN
5034-1 pour les ouvertures latérales.
P12
A
A
0,85 m
a
2
a
Illustration 150:
La règle des 30°
doit être adaptée
par des constructions et des ombres
portées.
Plan d’ensemble
1m
P1
P2
1m
Le même principe peut être appliqué aux
situations de lanterneaux, où l’angle de
30° ne sera pas tracé par rapport à l’axe
l’horizontal mais à l’axe vertical. La disposition du plan révèle que les murs freinent
le flux lumineux ou le reflètent. Les murs
clairs ont alors un effet plus positif que les
murs sombres. Les grandes pièces sans
cloison de séparation bénéficient mieux du
flux lumineux extérieur.
Définition de la luminosité suffisante
conformément à DIN 5034-1 pour les
lanterneaux
Dm> 4 %, Dmin > 2 %. Calcul (se référer à
DIN 5034-3), calcul simplifié (se référer à
DIN 5034-6).
Si possible facteur de réflexion élevé des
surfaces de limitation de la pièce, surtout
du sol et du plafond.
Illustration 151:
La règle des 30° de
lucarne.
Illustration 152:
Règle des 45° dans
le plan d’architecte.
Illustration 153:
Définition du facteur de lumière du
jour.
45°
45°
30°
suffisamment clair
30°
Ea
Ei
Facteur de lumière du jour D d’un point pour caractériser la part de
la lumière du jour dans les pièces intérieures. Est définit comme le
rapport entre l’intensité lumineuse intérieure Ei et l’intensité
lumineuse extérieure Ea.
30°
D = Ei/Ea in %
pas assez clair
suffisamment clair
pas assez clair
D est indépendant des points cardinaux, de l’heure et de la
localisation géographique
D est une fonction de la grandeur de la fenêtre, de son emplacement, des degrés de réflexion et de la construction extérieure.
Exemple: D= 3 % avec Ei = 300 lx pour Ea=10 000 lx
128
7.4 Optimisation de fonctionnement dans les bâtiments existants
Pour le renouvellement d’un éclairage
existant, il existe cinq possibilités:
1. Remplacer les lampes
2. Modifier les luminaires existants
3. Remplacer les luminaires
4. Installer un réglage de lumière ou optimiser les réglages déjà existants
5. Concevoir un éclairage Minergie.
Les coûts d’investissement de ces mesures
sont très différents. Souvent, la variante la
moins coûteuse n’est pas la plus rentable.
Exemple à partir d’une analyse détaillée: Dans une salle de classe, les mesures ci-dessous peuvent permettre de ramener les besoins en électricité au niveau
de la valeur cible SIA.
Remplacer les luminaires inefficients par
des luminaires efficients avec une puissance de lampe plus faible et un rendement plus élevé (au moins 75 %) (mesure
n° 12).
Remplacer les commutations manuelles
par des détecteurs de présence, combinés
à des capteurs de lumière du jour (mesure
n° 21).
Comme protection solaire, installer des
lames claires, réglables et situées à l’extérieur (mesure n° 25).
Conception globale selon Minergie:
Pour un assainissement global, la solution
la plus efficace peut la plupart du temps
être trouvée avec un nouveau concept
d’éclairage, en particulier dans les locaux
où un nouveau positionnement des luminaires est possible.
Remplacer les lampes (Retrofit)
Mesures 1 à 5 du tableau 47. Les lampes
(agents lumineux) inefficientes sont remplacées une à une par des lampes efficientes ayant le même culot. Pour les
lampes dont les culots sont décrits sur l’illustration 155, cette mesure est possible.
Indications
Pour les lampes à incandescence et
halogènes graduables, il existe des lampes
économiques de remplacement spéciales,
mais leur qualité laisse souvent à désirer.
Les lampes LED graduables sont disponibles. Il faut faire attention à la puissance
minimale du gradateur utilisé, en général
elle est de 25 watts.
N’utiliser que des lampes économiques
d’au moins 20 000 cycles de commutation
avec au maximum 60 secondes de temps
d’amorçage. Ces données doivent être déclarées depuis le 1er septembre 2010 sur
l’emballage des lampes.
N’utiliser que des lampes LED ayant un
indice de rendu des couleurs (Ra ou IRC)
d’au moins 80 et une température de couleur de 4000 kelvins maximum. Ces données doivent être déclarées depuis le 1er
septembre 2010 sur l’emballage des
lampes.
Respecter impérativement les dimensions: Quelques lampes économiques ou
lampes LED sont plus grandes que les
lampes à incandescence ou halogènes à
remplacer.
Modifier les luminaires existants
Mesures 6 à 11 du tableau 47. Toutes les
lampes (à l’exception des lampes à incandescence) nécessitent un dispositif de
fonctionnement qui convertit le courant
alternatif de 230 V en un autre type de
courant. Ces dispositifs portent des noms
divers: ballast, dispositif de fonctionnement, transformateur, bloc d’alimentation, pilote, driver. Les dispositifs de fonctionnement périmés ou inadaptés doivent
être remplacés.
Remplacer les luminaires
Mesures 12 à 16 du tableau 47. Si les
lampes ne peuvent pas être remplacées en
raison de culots ou de dispositifs de fonctionnement inadaptés et qu’une modification des luminaires existants n’est pas possible, le remplacement des luminaires est
la seule réponse possible. Souvent, le nouveau luminaire peut être placé au même
endroit de manière à éviter d’importantes
dépenses d’installation.
129
Les luminaires à rayonnement indirect
sont la plupart du temps inefficients parce
que la lumière est reflétée sur un plafond
plus ou moins clair et sur une plus grande
distance. Un éclairage optimal diffuse,
dans la plupart des cas, une lumière directe
avec une partie indirecte pour l’éclaircissement du local.
Les éclairages surdimensionnés ne sont
pas rares. Parce que l’œil humain est
constitué de telle sorte qu’il peut traiter un
très large spectre de luminosité (journée
ensoleillée: 100 000 lux, nuit de pleine
lune: 1 lux), mais est relativement peu sensible aux petites différences de luminosité
(pour une personne, 600 lux ne sont objectivement pas différents de 500 lux), les installations d’éclairage ne doivent pas être
surdimensionnées. Car 600 lux au lieu de
500 signifient 20 % de dépense d’énergie
en plus, sans que cela soit perceptible en
général.
vais positionnement des capteurs, aucun
ajustement des capteurs et enfin autoconsommation élevée du réglage. Les mesures
montrent que des réglages simples fournissent la plupart du temps de plus grandes
économies d’énergie que les systèmes
complexes.
Installer ou optimiser les réglages de
lumière
Mesures 17 à 25 du tableau 47. Les réglages de lumière réalisés dans des conditions optimales peuvent apporter de très
grandes économies. Dans de nombreux
cas, l’environnement n’est pas optimal: lumière naturelle trop peu utilisable, mauE27
27 mm
Illustration 154:
Une fonction, différentes désignations,
p. ex. appareil.
E14
GU10
14 mm
10 mm
GU5.3 (12 Volt)
5,3 mm
Illustration 155:
Types de culot des
lampes Retrofit.
Illustration 156: Répartition de la lumière non idéale et
optimale.
130
Tableau 47:
Augmentation de
l’efficacité des éclairages – les mesures
à prendre.
N°
Mesures
Utilité
1
Remplacer les lampes à incandescence classiques par des lampes économiques. Les puissances de 100 watts, 75 watts, 60 watts, 40 watts ou 25 watts sont
remplacées par des lampes économiques avec env. 25% de la puissance de la lampe
à incandescence. Types de culot: E27 ou E14.
+++
2
Remplacer les spots à incandescence par des spots LED. Les puissances de 100
watts, 75 watts, 60 watts, 40 watts ou 25 watts sont remplacées par des spots LED
avec env. 20% de la puissance des lampes à incandescence. Types de culot: E27 ou
E14.
+++
3
Remplacer les spots halogènes par des spots LED. Intéressant surtout pour les
spots de Type «PAR 50» avec culots GU 5.3, GU10, E27 et E14 largement répandus.
Les halogènes 35 watts correspondent aux LED 4 watts. Pour 50 watts, il n’existe pas
d’alternative.
+++
4
Remplacer les lampes économiques dans le domaine extérieur par des lampes
économiques spéciales Exterior ou des lampes LED. Les lampes économiques usuelles
ne conviennent pas pour l’extérieur.
+
5
Remplacer les lampes économiques de moindre valeur par des lampes de valeur
élevée et résistantes aux commutations (nombre de cycles de commutation supérieur
à 100 000).
++
6
Remplacer les B. C. par des ballasts électroniques B. E. Pour les luminaires avec
lampes fluorescentes, il est possible de remplacer les ballasts magnétiques conventionnels par des ballasts électroniques.
+
7
Remplacer les tubes 38 mm par des tubes 26 mm. Remplacer les tubes fluorescents (20 watts, 40 watts, 65 watts, diamètre 38 mm) par des tubes fluorescents (18
watts, 36 watts, 58 watts, diamètre 26 mm); cela permet également d’augmenter la
quantité de lumière, le rendu des couleurs et de prolonger la durée de vie des
lampes. Il est également recommandé d’utiliser des ballasts électroniques.
++
8
High Efficiency au lieu de High Output. Pour les tubes fluorescents de la dernière
génération (diamètre 16 mm), il est possible de remplacer les tubes High-Output (80
W, 54 W, 39 W) par des tubes High-Efficiency (49 W, 35 W, 28 W), lorsqu’un éclairement lumineux d’env. 30% trop élevé est mesuré (ce qui est fréquemment le cas).
Dans la plupart des cas, il faut remplacer le ballast.
++
9
Intégrer des adaptateurs T5 et un réflecteur. Les tubes avec 26 mm de diamètre
++
et un ballast magnétique peuvent être remplacés par des tubes avec 16 mm de diamètre. Ce diamètre de 16 mm correspond à 5 pouces, d’où la désignation T5. Les
tubes T5 d’env. 5 cm plus courts sont complétés par un pièce d’adaptation contenant un ballast électronique. Il faudrait en outre installer un réflecteur qui dirige la lumière vers le bas. Cette mesure n’est recommandée que pour des réglettes simples
et dans des locaux avec des exigences d’éclairement basses (p. ex. dépôt).
10
Transformer les downlights surdimensionnés. Il arrive fréquemment que le
nombre de downlights dans les zones de passage soit trop élevé. Un éclairement lumineux de 100 lux est suffisant. Par le remplacement de l’appareil, le plafonnier peut
être transformé de façon intense. Un downlight à 1 lampe est préférable à un plafonnier à 2 lampes. Pour cette mesure, la solution actuellement la plus rentable est la
LED (mesure 13).
++
11
Supprimer les luminaires superflus. Certains luminaires fonctionnent inutilement
ou le local est beaucoup trop clair. Dans ce cas, il est recommandé de mettre certains
luminaires hors service.
+++
12
Remplacer les plafonniers et les luminaires muraux 1 par 1. Remplacer un luminaire inefficient par une puissance inférieure et un rendement plus élevé (au moins
75%).
++
131
N°
Mesures
Utilité
13
Intégrer des LED aux downlights. Les luminaires LED sont actuellement la
meilleure option dans les couloirs. Dans de nombreux cas, il est possible de remplacer les downlights usuels par des lampes fluorescentes compactes avec la moitié de
la puissance.
++
14
Remplacer les réglettes lumineuses avec tubes fluorescents par des LED. Remplacer les tubes fluorescents insérés dans le plafond (env. 30 W à 50 W par mètre)
par des réglettes lumineuses à LED (10 W à 20 W par mètre).
+++
15
Renouveler les luminaires sur pied. Des luminaires sur pied plus anciens avec des
lampes fluorescentes compactes avec 4 fois 66 W peuvent être remplacés par des luminaires sur pied avec 2 fois 55 W (ou 4 fois 28 W) avec env. 30% de lumière directe.
++
16
Remplacer les luminaires de bureau par des LED. Remplacer les lampes à incandescence ou halogènes par des luminaires de bureau avec LED. Les LED conviennent
mieux pour cette application que les lampes économiques (env. 10 W à 15 W LED
par poste de travail).
+++
17
Séparer les groupes de luminaires. Le réglage le plus simple de la lumière consiste
en la répartition d’une installation d’éclairement sur plusieurs «groupes de lumière».
Au lieu d’un seul interrupteur, en installer deux à quatre.
+
18
Intégrer des horloges. Il est efficient et avantageux d’étendre l’éclairage à midi ou le
soir au moyen d’une minuterie.
+
19
Intégrer une minuterie. Dans les locaux avec de courtes présences, il est recom+++
mandé d’installer des minuteries (déclenchement automatique après 5 à 15 minutes).
20
Installer un détecteur de présence. Il est recommandé d’installer des détecteurs
de présence dans les couloirs, vestiaires, stocks et autres locaux similaires avec peu
de circulation de personnes; dans les locaux avec lumière du jour, combinés avec des
capteurs de luminosité. Réglage recommandé: En et Hors automatique (auto on/off).
+++
21
Installer des détecteurs de présence. Dans les bureaux et les salles de classe, il est
recommandé de remplacer les enclenchements manuels par des détecteurs de présence; dans les locaux avec lumière du jour, combinés avec des capteurs de luminosité. Réglage recommandé: Hors automatique, En manuel (c.-à-d. que la lumière ne
s’allume pas automatiquement, mais il faut presser un bouton).
++
22
Ajuster le réglage de la luminosité existante. Le niveau de luminosité est souvent
incorrect ou mal réglé, ou les délais sont trop longs, et la lumière ne s’éteint pas.
++
23
Déplacer les capteurs de lumière existants. Pour des raisons architectoniques, les
capteurs de lumière sont souvent mal positionnés, ce qui entrave les commutations
souhaitées. Le nouvel emplacement devrait être choisi strictement en fonction de la
reconnaissance de la lumière du jour optimale ou de la présence.
++
24
Réglages de la luminosité constante avec déclenchement nocturne. La
consommation propre d’installations de réglage complexes est considérable; il n’est
possible de réaliser d’importantes économies qu’avec un déclenchement nocturne
automatique de la consommation en veille.
+
25
Optimiser la protection solaire. La protection solaire optimale est apposée à l’exté- +++
rieur, elle peut être réglée selon les besoins (lamelles) et doit être claire. Un réglage
automatique présente encore une meilleure solution pour autant qu’elle fonctionne.
Les stores ou rideaux placés à l’intérieur ne conviennent pas pour l’utilisation de la
lumière du jour.
132
7.5
Rentabilité
Comparer plusieurs offres: Il est recommandé de comparer plusieurs offres car les
différences de prix peuvent être considérables. L’offre la plus avantageuse n’est
souvent pas la meilleure. Fiabilité, durée
de garantie et solidité du fournisseur doivent également servir de critères de sélection. Une prudence particulière doit être
de mise avec les nombreux nouveaux fournisseurs de luminaires LED.
Prix «fantaisistes» dans les catalogues:
Les prix catalogue pour les lampes, luminaires et accessoires sont des prix à la
pièce. Pour un nombre moyen de pièces,
des rabais de 20 à 40 % sont accordés.
Pour d’importantes commandes, les fournisseurs offrent jusqu’à 70 % de rabais.
Exemple: Pour 500 luminaires sur pied au
prix de 1300 francs selon le catalogue, une
grande banque a payé seulement 400
francs la pièce.
Les installations compliquées font augmenter le prix: Dès que des installations
électriques doivent être changées, cela
peut devenir vite cher. Remplacer des
lampes ou des luminaires un par un ou installer un luminaire mobile (lampadaire ou
luminaire de bureau) peut être plus avan-
Tableau 48:
Calcul de rendement simple pour
l’éclairage d’un restaurant.
Utilisation
Surface
Nombre de luminaires spots
Puissance du système du luminaire
Puissance installée totale
Puissance installée totale
Indice de dépense d’énergie
Consommation d’énergie
Prix moyen de l’énergie
Coûts de l’énergie sur 10 ans
Lampe de remplacement
Frais de remplacement
Nombre de remplacements sur 10 ans
Frais de maintenance sur 10 ans
Prix par spot y c. installation
Installation
Investissement
Coûts totaux sur 10 ans
Durée d’amortissement LED
tageux, même lorsque le produit est plus
cher parce que des dépenses d’installation
sont nulles. Pour l’équipement ultérieur de
capteurs lumineux, il est recommandé de
les placer à des endroits où des raccordements de câbles sont présents ou de les
intégrer dans l’interrupteur.
Faire attention aux coûts d’entretien:
Dans le calcul de rentabilité, les dépenses,
en plus ou en moins, doivent impérativement être prises en compte pour l’entretien. Un remplacement fréquent des
lampes coûte non seulement de l’argent
pour les nouvelles lampes mais également
pour la main d’œuvre lors du remplacement. Pour les installations LED, cet aspect
est particulièrement pertinent.
Exemple de calcul de rentabilité
Cet exemple part du principe qu’un éclairage de restaurant doit être remplacé pièce
par pièce.
L’installation précédente n’a aucune valeur résiduelle et doit être remplacée de
toute façon.
Les luminaires sont remplacés, donc installés à l'endroit-même où se trouvaient les
anciens luminaires. Les coûts d’installation
sont donc minimes.
Eclairage
Eclairage avec LED
conventionnel
Restaurant
300 m²
100
40 W
25 W
4,00 kW
2,50 kW
13,3 W/m²
8,3 W/m²
3600 h/a
3600 h/a
48,0 kWh/m²
30,0 kWh/m²
14,4 MWh/a
9,0 MWh/a
200 Fr./MWh
200 Fr./MWh
28 800 Fr.
18 000 Fr.
40 Fr.
0
20 Fr.
0
7
0
42 000 Fr.
0
150.00 Fr.
350.00 Fr.
50.00 Fr.
50.00 Fr.
20 000 Fr.
40 000 Fr.
90 800 Fr.
58 000 Fr.
3,8 ans
133
La comparaison montre la rentabilité
entre une nouvelle solution conventionnelle et une variante LED avec économies
d’énergie et de coûts d’exploitation.
7.6 Potentiel d’économies
avec l’éclairage des bâtiments
industriels
D’après les statistiques de la branche, la
consommation d’électricité des éclairages
dans les bâtiments industriels a été
constamment en légère augmentation
jusqu’à aujourd’hui, avec une moyenne
annuelle d’environ 0,5 %. A ce jour, aucune mesure avérée n’a été prise pour réduire la consommation d’électricité pour
l’éclairage dans ce secteur. Ce qui serait
possible avec une série de mesures:
EtiquetteEnergie pour les luminaires:
Comme pour les lampes, une répartition
par classe d’efficacité pourrait être créée
pour l’efficacité lumineuse des luminaires.
Le modèle pourrait s’orienter vers la grille
d’évaluation des luminaires Minergie. Avec
un démantèlement progressif des luminaires inefficients, l’efficacité lumineuse
moyenne des luminaires pourrait être augmentée pour passer de 40 lm/W environ
actuellement à 60 lm/W.
Optimisation de la conception: La
norme SIA 380/4 «Energie électrique dans
les bâtiments», est un outil de conception
des installations d’éclairage (et d’autres
consommateurs électriques) efficaces sur le
plan énergétique. La norme devrait être
appliquée sur tout le territoire suisse. Pour
une mise en œuvre réussie, une assurance
qualité systématique est obligatoire dans la
conception et l’exécution. Jusqu’ici, les expériences avec l’éclairage Minergie montrent d’importantes lacunes dans la mise
en œuvre.
Technologie LED: Il faudra dix ans pour
que la phase de développement des LED
s’achève et que les LED soient utilisées
comme technologie standard. Les LED favoriseront la prise de mesures si l’assurance
qualité est garantie.
Avec ces mesures, une économie d’environ 3000 GWh par an est techniquement
possible dans le domaine des bâtiments
industriels (Illustration 157). Comme la durée type de remplacement des installations
d’éclairage est d’environ 15 ans, la même
durée est nécessaire entre l’introduction
d’une exigence et la mise en œuvre complète des mesures.
Consommation en GWh par an
Routes
7437
482
8180
480
8100
8060
Bâtiments fonctionnels
480
490
Ménages
5800
400
5670
5780
5445
5820
3700
300
4600
2900
1510
1998
2030
1840
1750
800
2006
2010
500
Prévision 2011 Prévision 2016 Objectif 20xx
Illustration 157:
Potentiel d’économie sur l’éclairage
professionnel en
Suisse.
134
7.7
rité
Illustration 158: Pollution lumineuse
sur l’Europe.
Illustration 159:
L’obscurité devient
un bien de luxe,
également chez
nous.
Utilisation de l’obscu-
Les zones limites du spectre visible sont
problématiques. Une trop grande exposition aux UV et aux infrarouges peut être
nocive. De trop fortes intensités lumineuses (laser) ou certains spectres peuvent
endommager la rétine. Dans ce contexte,
la lumière peut causer des dégâts si elle est
mal utilisée. Mais à quoi cela ressemble-t-il
dans l’obscurité, la nuit? Nous transformons de plus en plus la nuit en jour, nous
mutons vers une société éveillée de 24
heures. Depuis les années 1950, le sommeil naturel a été réduit d’environ 2
heures. Nous ne sommes plus reposés,
nous vivons au-delà des possibilités de
notre organisme, nous lui accordons, ainsi
L’obscurité devient
un bien de luxe.
qu’à nos yeux et donc à notre cerveau, de
moins en moins de repos tout en lui imposant un surrégime visuel. Il serait donc souhaitable de vraiment laisser la nuit sombre,
de rendre de nouveau le ciel étoilé visible
et pour cela de protéger le sommeil. Nous
ne percevons plus le ciel comme cela est
peut-être encore possible n’importe où au
centre de l’Australie ou du Sahara. Les luminances de l’environnement sont pour la
plupart si grandes que les étoiles sont tout
simplement masquées.
Pollution lumineuse
Les effets de la lumière artificielle sur l’environnement ont déjà fait l’objet de débats
ces dernières années. La problématique
est que la lumière est utilisée avec excès et
que ses effets perturbent de plus en plus
l’environnement. Comme pollution lumineuse (de l’anglais light pollution), on désigne l’éclaircissement artificiel du ciel nocturne et l’effet perturbateur de la lumière
sur les humains et la nature.
Sur les enregistrements des satellites de la
Nasa, on peut bien identifier la lumière diffuse émise dans le ciel nocturne. Dans les
centres des grandes agglomérations d’Europe, la pollution lumineuse est très prononcée, surtout en Grande-Bretagne, en
Allemagne et en Italie, et la Suisse en pâtit
également.
Pour les éclairages extérieurs, l’organisation Dark Sky formule des règles qui aident
accessoirement à économiser de l’électricité:
Règle n° 1: Se demander si, pour chaque
éclairage effectué à l’extérieur, celui-ci est
vraiment nécessaire.
Règle n° 2: Eclairer de haut en bas.
Ainsi, on évite que la lumière ne soit diffusée dans l’atmosphère.
Règle n° 3: Veiller à ce que les lampes
soient masquées. Ce qui est optimal c’est
que le corps éclairant ne soit pas visible.
Règle n° 4: Choisir l’éclairement lumineux correct. Veiller à ce que le type d’éclairage soit adapté à la situation.
Règle n° 5: Le moins de lampes possibles doivent rester allumées toute la nuit.
Limiter judicieusement la durée d’éclairage
dans le temps.
Chapitre 8
Etudes de cas
8.1
Illustration 160:
Le bâtiment scolaire
Leutschenbach avec
étage sur fondations, trois étages
avec salles de classe,
étage avec bibliothèque et médiathèque ainsi qu’une
salle de gymnastique.
Ecole de Leutschenbach
Le lumineux centre d’apprentissage
de Zurich
L’école de Leutschenbach est spectaculaire: au sein d’une construction d’acier en
forme de tour, ceinturée de verre, les locaux sont disposées en couches les uns audessus des autres. Les couloirs des écoles
traditionnelles n’existent plus ici. Cette
école se conçoit comme atelier et laboratoire.
L’environnement est visible jusqu’au centre
du bâtiment grâce au vitrage couvrant
toute la surface de celui-ci. Les parois intérieures sont composées de verre Profilit
moulé. Les locaux qui en sont entourés
sont de différentes dimensions, largeurs et
hauteurs, et constituent des développements différents du même concept architectural de l’espace. Les parois translucides, laissant passer la lumière, séparent
acoustiquement les locaux et permettent à
la fois de subtiles liaisons optiques: la lumière du jour arrive jusqu’à l’intérieur du
bâtiment et les mouvements des élèves se
dessinent vaguement à travers le verre.
Les étages supérieurs sont tous éclairés
avec un éclairage à grille anti-éblouissant.
Le luminaire est intégré dans la zone supérieure du plafond en béton brut ondulé.
Comme élément intégré dans le plafond,
le tapis du luminaire est tissé avec la structure de base du bâtiment et disparaît dans
la perspective. Le luminaire à grille régulier
s’étend sur toutes les zones, mais l’intensité du raster est réduite où l’éclairement
lumineux est le plus faible.
L’ambiance lumineuse régulière et calme
n’estompe pas la vue étendue sur l’environnement urbain. Aucune surface à luminance élevée ne gêne la perception dans le
bâtiment. Et, comme posée sur un nuage
Objet
Installation scolaire
Leutschenbach
Saatlenfussweg 3,
Zurich-Schwamendingen
Maître d’ouvrage
Ville de Zurich,
Amt für Hochbauten
Architecte
Christian Kerez AG
8045 Zurich
Concepteur
d’éclairage
Amstein + Walthert
8050 Zurich
136
Etudes de cas
de lumière diffus, l’école semble flotter.
Dans le crépuscule, elle éclaire telle une
gigantesque lanterne au-dessus du nouveau quartier de Leutschenbach. L’union
de la complexité de la structure avec
l’éclairage ne pouvait pas être intentionnelle. L’augmentation des hauteurs
d’étage en revanche, cette dissolution de
la pression au rez-de-chaussée vers le
haut, la tentative de montrer cette évidence de l’utilisation et de la formation au
Illustration 161:
Coupe à travers le
bâtiment scolaire
Leutschenbach.
Illustration 162:
Plan d’ensemble 1er
étage, bâtiment
scolaire Leutschenbach, avec les positions des luminaires.
moyen d’un éclairage homogène sont fascinantes. Aucune séparation des niveaux
inférieurs et supérieurs, des lampes homogènes, des luminaires anti-éblouissants,
des aspects Minergie, un espace de projet
etc. étaient les thèmes du terrain de jeu
favori: la lumière. Le retrait des luminaires
par un dispositif anti-éblouissement et une
intégration dans la partie supérieure du
plafond en béton brut ondulé donne une
allure cristalline et uniforme au bâtiment
137
tant par ses matériaux que par l’éclairage.
Des contradictions qui se retrouvent également dans l’éclairage et la statique et qui
cohabitent malgré tout. Le niveau élevé de
lumière uniforme permet, également dans
la zone de circulation, de tenir des classes.
Description du projet
Sous la responsabilité du département des
Travaux publics de la ville de Zurich, une
procédure d’appel d’offres a été lancée en
deux phases pour la rénovation d’une
école d’enseignement primaire et secondaire et le bureau d’architectes Christian
Kerez l’a emporté. Avec au total 22 salles
de classe, une double salle de sport, une
médiathèque, une bibliothèque, une salle
polyvalente et une série d’ateliers et de
salles spécialisées, c’est le deuxième plus
grand bâtiment scolaire de la ville (après
l’école de Birch). Christian Kerez avait
convaincu le jury avec un concept inhabituel: tandis que dans le vaste programme
des salles, les volumes étaient séparés individuellement et placés les uns à côté des
autres, il a condensé ici un corps de bâtiment compact, de sorte à affecter le moins
possible la surface libre du nouveau parc
ouvert Andreas, situé entre Andreasstrasse
et Hagenholzstrasse. Grâce à ses 30 m de
haut, le bâtiment est en harmonie avec les
immeubles voisins. Ce qui est en opposition avec l’urbanisation morcelée d’aprèsguerre à Schwamendingen et se pose
comme un nouveau départ dans l’urbanisation du nord de Zurich.
La superposition de tous les locaux dans
un seul bâtiment est inhabituelle, mais
l’agencement des zones d’utilisation ne
l’est pas moins. La double salle de sport, la
plupart du temps située de plain-pied ou
en sous-sol, occupe ici le dernier niveau du
bâtiment. Construire un local sans appuis,
dans des dimensions prédéfinies en lui superposant d'autres étages, aurait causé
des problèmes de transfert de charges. Par
conséquent, l’architecte et le concepteur
de la structure se sont décidés pour la solution inverse. Le quatrième étage, formé
comme une construction à colombages en
retrait derrière les façades et dont la charge
est introduite, via six appuis, dans la
branche en béton du sous-sol, forme le
cœur statique du bâtiment. La salle de
sport est posée au quatrième étage comme
sur une table. En même temps, les trois
niveaux de l’école, construits en charpente
d’acier, sont détachés de ce dernier niveau. Il en résulte une rythmique et une
différenciation fonctionnelle du volume: le
niveau du rez-de-chaussée et de l’entrée
avec la cantine et le club des élèves est plaqué d’un bloc de trois niveaux de classes,
le quatrième étage avec salle polyvalente,
bibliothèque et médiathèque est doublé
d’une salle de sport de proportions approximativement égales.
L’escalier non encloisonné au milieu permet des connexions courtes et séparées
pour les niveaux du primaire et du secondaire. Les salles de classe elles-mêmes, de
plan approximativement carré, sont parallèles aux faces longitudinales nord et sud.
Les zones entourées par les escaliers sont
utilisées pour les classes de projet et de
groupes, avec des concepts pédagogiques
actuels. Les couloirs en tant que zone de
dégagement n’existent pas dans le bâtiment scolaire de Leutschenbach. Les aires
de balcon situées tout autour du bâtiment
occupent une fonction multiple: elles peuvent être utilisées comme issues de secours, ont la fonction d’éléments d’ombrage, servent également de lieux de détente, soutenant ainsi une utilisation
flexible de l’espace. Enfin, Christian Kerez
emprunte de nouvelles voies lors du choix
des matériaux également. A part les
noyaux de l’escalier et le sous-sol (avec
salles de travail et zones techniques), il n’y
Caractéristiques de l’éclairage
L’éclairage a été planifié sur la base des directives sur les installations techniques du bâtiment, des directives sur les bâtiments
scolaires AHB, des directives BASPO et de la norme SN/EN
12464-1 avec un facteur de maintenance 0,8.
Achèvement
2009
Surface éclairée
9 220 m2
Besoin d’énergie pour l’éclairage
73 MWh/a
Valeur du projet éclairage
7,9 kWh/m2
Certification Minergie
2009
Caractéristiques des coûts
CFC 233 luminaires et lampes
600 000 Fr.
138
Etudes de cas
a pas de murs opaques classiques. La délimitation des classes entre elles et des lieux
de détente au milieu du bâtiment est donnée par des constructions en verre industriel translucide, qu’on appelle Profilit. Ce
qui a donné naissance à un paysage éducatif urbain à caractère d’atelier à l’aspect
informel, au-delà du caractère renfermé
des salles de classe traditionnelles. Et dans
le crépuscule, le bâtiment scolaire éclaire
de l’intérieur comme une lanterne géante
sur le nouveau quartier de Leutschenbach.
(Source: Département des Travaux publics
de la ville de Zurich)
Illustration 163:
Rez-de-chaussée.
Illustration 164:
Vue depuis la salle
de gymnastique.
139
8.2 Centre des congrès de
Davos
Illustration 165:
La nouvelle salle
plénière du Centre
des congrès de
Davos.
Ensemble fait de bois, de béton et de
lumière
L’entrée principale du Centre des congrès
donnant sur la Talstrasse crée de l’espace
pour un large passage et un accès digne.
Le geste d’invitation du toit incliné qui
s’étend jusque dans la zone de réception a
été dessiné avec des luminaires individuels
placés en rangs. Les rails lumineux de l’auvent se prolongent dans l’espace intérieur
et lient les structures de la pièce par une
pellicule de séparation transparente. L’ambiance lumineuse diffuse générée par les
luminaires à rayonnement libre s’étend
dans la salle allongée des pas perdus, adjacente. Dans la perspective, le plafond
devient une surface éclairée grâce aux surfaces claires de la pièce et à l’ajout de lu-
minaires. En complément de cet éclairage
de base, des downlights sont placés entre
les rails lumineux. Le positionnement irrégulier des downlights alterne avec la rigidité des rails lumineux. Les dominantes
lumineuses librement placées contrastent
avec l’éclairage diffus régulier. Le mur
continu de la salle des pas perdus peut être
éclairé avec des spots réflecteurs muraux
pour les expositions. Ce panneau massif
s’ouvre sur la zone de l’ancienne scène du
nouveau foyer, l’ancienne grande salle de
Ernst Gisel. Dans ce secteur, le concept lumineux existant a également été conservé.
En montant le large escalier et en traversant le foyer, on arrive dans la nouvelle
grande salle surplombée par un imposant
toit en forme de nid d’abeille, semblable à
la structure d’un pont. Les alvéoles à la lumière claire donnent à la construction du
toit une impression d’apesanteur, les ner-
Objet
Extension de la
construction
Centre des congrès
Davos
7270 Davos Platz
Maître d’ouvrage
Landschaft Davos
Gemeinde
Architecte
Degelo Architekten
4052 Bâle
Concepteur
d’éclairage
Amstein + Walthert
8050 Zurich
140
Etudes de cas
vures servant d’ornement décoratif flottant. Sous le niveau des nervures, les
points lumineux sont suspendus, octroyant
un côté mystique à la pièce semblable à un
ciel étoilé.
Le type de construction et d’installation
ont été réduits au minimum pour tous les
luminaires. Les luminaires fluorescents à
rayonnement libre sont montés sans rebord au niveau du plafond. Seule la lampe
sort du plafond. Dans les salles de conférence, ces luminaires sont complétés par
une grille blanche, pour garantir un antiéblouissement nécessaire en rapport avec
l’utilisation des salles. L’effet de «lumière
sortant du trou» a été recherché pour les
downlights à rayonnement étroit, immergés dans le plafond. Les points lumineux
en filigrane de la grande salle sont disposés comme des bâtons suspendus avec des
lampes halogènes à basse tension. L’idée
de départ, de réaliser ces luminaires dans
la technologie LED, a été abandonnée au
cours de la conception en raison de l’émission électromagnétique parasite et de la
perturbation de l’installation anti-écoute
des interprètes. Tous les luminaires sont
réalisés de manière réglable et sont intégrés dans différents scénarios lumineux
préprogrammés qui permettent de mettre
en scène la salle, du clair sans ombre
jusqu’au dynamique dramatique, selon
Illustration 166:
Plan d’étage au niveau du parc.
l’heure de la journée et l’occasion. Au défi
de répondre au plus grand nombre d’exigences des utilisateurs et de concilier différentes ambiances lumineuses, une solution lumineuse particulière a été trouvée,
au fil des réflexions sur les locaux et avec
les architectes. Le cadre financier, les éclairements lumineux verticaux pour garantir
le confort visuel dans les zones de circulation, l’atmosphère festive, le caractère hétéroclite et la polyvalence ont dû être satisfaits. Le résultat montre l’effort considérable réalisé pour répondre à toutes ces
exigences. Avec le recul, il semble y avoir
une logique claire. Le processus qui conduit
à cela comporte toujours une optimisation
plus ou moins onéreuse. Les impressions
voulues se superposent avec des effets
surprenants. Un tel ouvrage renferme toujours plus de surprises que ce qui était
prévu.
Un nouvel emblème pour Davos
Davos possède une longue tradition dans
le domaine de l’accueil de congrès. En
1928, Einstein inaugure les cours universitaires de Davos, qui y ont drainé l’élite intellectuelle d’Europe. A la fin des années
1950, les premiers congrès de médecine y
ont lieu. Les habitants de Davos, adoptant
une vision à long terme, décident en 1967
de construire un bâtiment des congrès qui
141
Illustration 167:
Nouvel accès au
Centre des congrès
Davos.
Illustration 168:
Hall d’entrée avec
vue sur la salle des
pas perdus du
Centre des congrès
Davos.
142
Etudes de cas
est progressivement élargi pour devenir le
Centre des congrès. En 2008, les architectes Degelo, basés à Bâle, remportent le
concours pour l’extension du Centre des
congrès grâce auquel Davos peut consolider sa position en tant que premier site
d’accueil des congrès des Alpes.
L’architecture, reflet de l’importance
internationale
L’extension du Centre des congrès de Davos permet de réunir les différentes parties
du complexe, créant ainsi une unité intégrée dans le large parc. L’entrée principale
a été déplacée à la Talstrasse pour créer
une entrée large et digne du Centre des
congrès. L’ancienne grande salle d’Ernst
Gisel forme le vrai point de départ de l’extension.
Comme foyer de la nouvelle salle des
congrès, une utilisation adaptée lui a été
attribuée, lui permettant de conserver sa
qualité. Le principe d’un accès élevé autour du bâtiment et d’une salle située en
contre-bas a été repris. A partir du niveau
inférieur du foyer, on pénètre dans la nouvelle salle avec une géométrie de plan optimale. Le Centre des congrès fonctionne
aussi bien en tant qu’unité ayant une zone
d’entrée performante pour les grands évéCaractéristiques de l’éclairage
L’éclairage a été planifié sur la base SN EN 12464-1 avec un
facteur de maintenance de 0,8.
Salle des pas perdus et réception
Em 450 lux
Surface
1100 m2
Luminaires fluorescents 82 x 31 W + 160 x 39
W = 8782 W
Luminaires halogènes 152 x 38,5 W = 5852 W
Correspond à
13 W/m2
Salle
Eclairement lumineux moyen
300 lux
Surface
1390 m2
Luminaires halogènes 307 x 10 W = 3070 W
Luminaires suspendus 750 x 26 W = 19500 W
Luminaires fluorescents 25 x 39 W = 975 W
Correspond à
17 W /m2
Achèvement
780 000 Fr.
2010
nements qu’en tant que trois parties autonomes qui peuvent être exploitées séparément et indépendamment les unes des
autres. Le recouvrement en mélèze et en
béton brut contribue à la fusion du bâtiment en un ensemble. Ainsi, l’importance
internationale du bâtiment se reflète également dans son apparence extérieure.
143
8.3 Technorama de Winterthour
Illustration 169:
Effet lumineux de la
lampe fluorescente
intégrée dans la
couche intermédiaire vers l’intérieur et vers l’extérieur.
Faire de nécessité vertu est le maître mot
pour la rénovation du bâtiment. C’est ainsi
que l’on pourrait désigner le processus de
conception du Technorama de Winterthour. Les intentions et les conditions du
côté du maître d’ouvrage et des architectes ont été rapidement formulées. La
pression des prix était grande. L’idée de
n’avoir pour une fois aucun luminaire dans
le plafond a rapidement conduit, avec le
choix des matériaux, à les intégrer dans les
murs. D’un côté, le rythme était clairement
affiché et la technique sous-jacente certes
visible, mais c’est justement cet aspect qui
était voulu dans le Technorama.
Les matériaux choisis pour l’aménagement
s’inspirent de la simplicité et de la discré-
tion de ceux du bâtiment existant et ont
assimilé son caractère industriel. La structure portante du couloir du foyer est en
béton tandis que ses façades sont recouvertes d’éléments de scobalites translucides, placés en couches. L’entrée dans ce
canal servant d’auvent s’effectue progressivement: l’extrémité extérieure est équipée d’un volet roulant tandis qu’un rideau
métallique en matière synthétique blanc et
transparent, placé en retrait et enroulable
latéralement, ainsi qu’un écran thermique
servant de sas, garantissent l’entrée proprement dite dans le bâtiment. Les revêtements latéraux de la rampe de livraison
sont en plaques d’éléments lumineux en
scobalite. Ce jeu de matériaux et la présentation de la technologie est une thématique qui correspond à l’objectif du Technorama. C’est également une tentative de
Objet
Nouvel aménagement entrée et restaurant, Technorama, Winterthour
Maître d’ouvrage
Stiftung Technorama, Winterthour
Architectes, direction des travaux
Dürig & Rämi AG
8004 Zurich
Concepteur
d’éclairage
Amstein + Walthert
8050 Zurich
144
Etudes de cas
produire le plus grand effet avec des
moyens minimalistes. Toutes les mesures
sont simples et ont été élaborées en collaboration avec les architectes. Il s’agit de
plaques en scobalite rétro-éclairées, d’objets de pièce éclairés en dessous, de supports de vestiaires surélevés. Toutes ces
mesures, qui ont un effet faible ou important, font naître ensemble quelque chose
de nouveau et de compréhensible qui aurait toujours pu exister comme tel.
Les illustrations montrent la façade en
plaques ondulées lumineuses translucides
dans l’espace du canal d’entrée, rétroéclairées avec des lampes fluorescentes,
dont la lumière se reflète sur le sol rouge
en résine époxy. Les parois des zones de
caisses sont équipées de lampes fluorescentes, dont la lumière colorée se reflète
sur le plafond descendu en panneaux de
métal déployé et sur le sol.
Analyse
Le Technorama de Winterthour a été
conçu de 1975 à 1979 et inauguré en
1982. Le musée, qui est en termes d’expositions permanentes le plus visité de Suisse
avec 250 000 visiteurs par an, compte
parmi les plus grands parcs scientifiques
du monde, dans lequel les visiteurs peuvent faire des expériences directes avec
des phénomènes naturels et technologiques à l’aide d’expérimentations de type
ludo-éducatif. Son nombre constamment
croissant de visiteurs (a doublé entre 1993
et 1999!, jusqu’à 3000 visiteurs les dimanches pluvieux!) a rendu urgente la nécessité de rénover son hall d’entrée et
d’adapter l’infrastructure pour les visiteurs, c’est donc au printemps 2000 qu’un
appel d’offres a été lancé pour les modifications architecturales. Le marché a été
remporté par Dürig & Rämi qui se sont vu
confier la conception des aménagements.
Surface de référence énergétique (SRE)
Valeur de mesure de l’éclairement lumineux
1121 m2
275 Lux
10,21 kWh/m2 a
CFC 23 installations électriques
626 232 Fr.
Les bâtiments des années 1960 et 1970
n’ont pas bonne réputation en général,
car on les associe souvent à une rationalité
et à une fonctionnalité surbétonnée et
exagérée et on leur prête généralement
des défauts dans la technique de construction, car ils sont nés dans l’urgence de la
forte conjoncture d’après-guerre. Le Technorama est apparu avant le boom des musées des années 1980 et ressemble plus à
un bâtiment industriel réaliste et sobre
qu’à un musée.
Sa construction est toutefois solide et il
remplit sa fonction de lieu d’expositions
du Technorama. Par conséquent, les interventions proposées par les architectes se
sont limitées au minimum à la zone d’entrée, au restaurant, à l’orientation à l’intérieur du bâtiment ainsi qu’à la relation
fonctionnelle et spatiale du bâtiment avec
les pièces extérieures.
Une mesure architecturale, minimale mais
précise, ainsi que le transfert du restaurant
de sa position centrale vers une position
périphérique, ont résolu une fois pour
toutes les problèmes fonctionnels d’infrastructure autour de l’entrée du Technorama: un nouveau couloir tout en longueur et traversant sert d’axe de cloisonnement central. La solution compliquée de
l’entrée avant les aménagements a été résolue par un transfert de surface habile et
intelligent grâce au déplacement du restaurant. La conséquence est une clarification des espaces de part et d’autre du couloir central: d’un côté l’entrée avec vestiaire et magasin, de l’autre la cage d’escalier et le restaurant. Le couloir au centre
permet de nombreuses connexions spatiales et des rapports visuels sur les locaux
situés sur la longueur. Il relie le parvis de la
zone d’entrée à la sortie arrière donnant
sur le parc. Il fait à la fois office de foyer,
d’entrée, de salle de détente, de lieu de
circulation, d’aide à l’orientation et de repère comme point de rencontre. Ce qui
donne au Technorama un nouveau centre,
placé au milieu, comme signe reconnaissable et attractif qui, avec son sol en résine
époxy coloré en rouge, constitue à la fois
un plaisant signe de bienvenue pour les
visiteurs et une excellente caractéristique
145
du nouveau Technorama. Le tapis rouge
continue à se dérouler sous forme de gazon synthétique rouge sur la cour intérieure proche qui éclaire le nouveau couloir central avec son large vitrage entre les
deux noyaux de communication entre les
étages. La cour intérieure devient ainsi une
extension spatiale sur les trois niveaux du
couloir central.
Le tapis rouge se déroule également dans
la zone de vestiaire située sur la gauche du
foyer et la boutique (shop) ainsi que dans
la cour intérieure en face. Le positionnement central du couloir du foyer permet
de multiples liaisons spatiales et des relations visuelles avec la zone vestiaire-caisse,
la boutique, les salles d’exposition et la
cour. Avec sa zone jardin située à l’extérieur, le restaurant, réalisé par le bureau
d’architectes Klaus établi à Mettmenstetten, se trouve à droite de l’entrée, en périphérie du côté exposé au soleil.
L’espace rouge du foyer relie les deux
cages d’escalier existantes à un système de
Illustration 170:
Nouveau couloir
central de distribution dans le Technorama.
Illustration 171:
Caisse supplémentaire dans le hall
d’entrée.
146
Etudes de cas
cloisonnement interne, fonctionnant bien,
créant une vue attractive entre l’entrée et
le parc situé à l’arrière.
Le couloir du foyer jaillit métaphoriquement du corps du bâtiment aux deux extrémités, jalonnant le parvis d’entrée ainsi
que la sortie du côté du parc. Il relie ainsi
les espaces extérieurs centraux du Technorama: parvis, cour intérieure et accès arrière vers le parc.
Bases
Grâce à une intervention minimale sur le
volume et l’infrastructure, les modifications extérieures apportées au bâtiment
sont limitées au minimum. Aucune modification déterminante ne s’impose non plus
sur les façades, puisqu’elles satisfont pleinement aux exigences actuelles de la technologie d’éclairage et des protections
contre les intempéries. Une rénovation
complète des façades pourra être conçue
de manière bien plus efficace, avec une
meilleure isolation thermique, dans
quelques années. La façade existante, en
tôlerie industrielle or-noir brillant selon
l’éclairage, ne doit pas non plus être modifiée, car elle est devenue la caractéristique
extérieure incomparable du Technorama
et sa discrétion indique l’importance et la
signification du contenu du musée: c’est le
contenu qui est la star et non l’enveloppe
du bâtiment.
La façade d’entrée a été conçue par l’artiste américain Ned Kahn, originaire de
Californie. Sa sculpture Wind Vail, qui signifie «voilure», est composée de 40 000
petits panneaux carrés d’aluminium qui
oscillent librement dans un cadre en aluminium géant de 75 sur 15 m, placé au-dessus de la façade d’entrée. Les petites
plaques bougent au gré du vent, générant
les réflexions de la lumière les plus diverses, semblables au reflet de la lumière
dans de l’eau en mouvement. La conception de la façade d’entrée s’inspire du
contenu ludo-phénoménologique des expositions se trouvant à l’intérieur du Technorama.
Avec sa simplicité et ses détails réalisés
avec des matériaux bon marché et préfabriqués, l’aménagement du Technorama
ne s’inspire pas uniquement du caractère
industriel du bâtiment, mais reflète plutôt
le caractère ludique expérimental et phénoménal des pièces exposées dans le parc
scientifique. Les matériaux choisis jouent
littéralement avec les effets lumineux et de
reflet, les surfaces brillantes et les nuances
fortes.
147
8.4 Centre psychiatrique
d’Appenzell
Illustration 172:
Nouveau couloir
dans le Centre psychiatrique d’Appenzell avec luminaire
suspendu de
conception spéciale.
Une tradition interprétée
Ce concept lumière poursuit l’objectif de
produire une ambiance confortable avec
des moyens simples. Le développement
des luminaires spéciaux a été effectué
dans le même champ de contraintes, compris entre tradition et adaptation moderne,
que celui de l’aménagement intérieur.
Ainsi, les plafonniers en verre dépoli et en
métal thermolaqué ont contribué pour
une part à l’effet spatial traditionnel. La
mise en forme réduite leur attribue cependant un souffle de modernité classique. En
raison du rendement élevé des luminaires,
ils satisfont par ailleurs aux critères des
standards Minergie. Par une mince jointure, une délicate couronne solaire se pro-
file sur le plafond, donnant une certaine
légèreté au luminaire et le faisant pour
ainsi dire flotter sous le plafond. Cette
jointure sert en même temps à contrôler
l’état thermique de la lampe et du ballast.
La forme de base des plafonniers se retrouve également dans les luminaires suspendus dans les zones avec un plafond
élevé et dans la zone d’entrée à deux niveaux. Dans les aires de détente, elle apparaît dans une composition de lustres à
quatre bras (en forme de feuille de trèfle).
Les mesures d’éclairage dans les autres locaux comme les bureaux, les chambres des
patients et les salles de bain se distinguent
également par une mise en forme simple
de l’aménagement intérieur comme un
langage clair. L’objectif, qui était de créer
une sécurité et un confort chaleureux qui
ne rappellerait en rien celui d’un hôpital
Objet
Centre psychiatrique d’Appenzell
9100 Herisau/AR
Maître d’ouvrage
Canton d’Appenzell-Rhodes ext.
Architectes
Harder Spreyermann Architekten
ETH/SIA/BSA AG
8004 Zurich
Concepteur
d’éclairage
Amstein + Walthert,
8050 Zurich
148
Etudes de cas
mais plus une atmosphère lumineuse qui
favorise un processus de guérison rapide,
a donc pu être clairement atteint.
Le confort avec une simplicité absolue
L’asile psychiatrique du canton d’Appenzell-Rhodes Extérieures, à Herisau, achevé
en 1908 par le bureau d’architectes Rittmeyer & Furrer, est l’un des plus connus de
ce genre en Suisse, tant en raison de son
installation que de son architecture innovantes pour l’époque. L’installation a été
construite sur le modèle britannique et allemand dans la philosophie du système
«non restreint», le traitement sans
contrainte. A ce principe, qui accordait le
plus de liberté possible aux malades et qui
employait un personnel de garde en lieu et
place de murs et de grilles, correspondait
une composition architecturale de différents pavillons indépendants dans un vaste
jardin. Les bâtiments sont caractérisés par
l’empreinte du Heimatstil suisse et par son
intégration dans le paysage. En tant que
mouvement architectural contraire à l’historicisme et à l’Art nouveau, le style suisse
se voulait à la fois moderne, respectueux
des normes d’hygiène et traditionnaliste.
La lumière, l’air et le soleil, prémisses de la
modernité, caractérisaient également les
bâtiments de Heimatstil suisse. Ainsi, à Herisau, l’accent a été mis sur de bonnes installations sanitaires, l’alimentation électrique et en eau potable et une orientation
de tous les bâtiments vers le sud, vers la
lumière. Parallèlement, ils devaient donner
une impression accueillante, non celle
d’un hôpital, ne pas trop s’éloigner du
type de construction locale, pour ainsi dire
avoir un caractère de type villa afin que les
L’éclairage a été planifié sur la base des directives VDI 6008 et
de SN EN 12464-1 avec un facteur de maintenance de 0,8.
Surface éclairée
2 010 m2
Besoin d’énergie pour l’éclairage
32,7 MWh/a
16,3 kWh/m2
Achèvement, certification Minergie
2010
168 000 Fr.
malades s’y sentent autant que possible
bien et chez eux. Le réaménagement en
profondeur du bâtiment plus de cent ans
plus tard s’est appuyé sur les mêmes principes. Le maintien maximum du bâtiment
existant et le renforcement de l’image intégrale de l’installation constituaient le but
principal des architectes Harder Spreyermann de Zurich. En même temps, ils devaient adapter le bâtiment historique aux
exigences de fonctionnement de la psychiatrie actuelle et aux standards modernes de techniques du bâtiment et énergétiques. Dans une logique d’amélioration
de la construction, ils ont, avec des aménagements en profondeur et une nouvelle
annexe, transformé la bâtisse en un tout
nouvel établissement.
Grâce à un nouveau noyau central, plus
spacieux, il a été possible d’y intégrer un
monte-lits, des zones de circulation et des
locaux de service nécessaires, y compris le
raccordement à un tunnel de liaison entre
les différentes parties du complexe. Dans
l’espace intérieur, cette aile crée une nouvelle entrée éminente avec un hall sur
deux niveaux. Le large couloir existant et
les parvis des cages d’escalier historiques
forment avec la nouvelle zone de parvis de
l’ascenseur une structure de pièce généreuse. La séparation volumétrique caractéristique du bâtiment sur la façade nord
crée en cela un bon éclairage naturel et
des perspectives attrayantes. Les couloirs
deviennent ainsi des lieux de déplacement,
de rencontre et de communication pour
les patients.
L’adaptation des chambres de patients aux
standards actuels faisait partie du programme d’aménagement comme une exigence importante. 14 chambres individuelles et 13 chambres à deux lits ont été
créées, avec des fenêtres hautes orientées
vers le paysage. Les aires de détente profitent de la qualité spatiale de l’ancien bâtiment historique. Les grandes salles sont
orientées vers un panorama unique avec
des fenêtres saillantes en renflement et révèlent la modernité de la construction
d’époque avec des poutres de béton centenaires. L’agrandissement intérieur est de
conception entièrement nouvelle au re-
149
Illustration 173:
Vue vers le haut
dans la zone d’entrée à deux étages.
Illustration 174:
Plan du rez-dechaussée.
Illustration 175:
Plan du 2e étage.
150
Etudes de cas
gard des exigences actuelles en matière
d’acoustique et de protection incendie.
Les qualités de l’existant historique constituaient cependant la référence pour la
nouvelle interprétation architecturale intérieure. Des châssis solides de porte et de
fenêtre, des plinthes imposantes et des revêtements muraux de type lambris avec
armoires et étagères intégrées créent un
Illustration 176:
Accès à la zone du
couloir.
Illustration 177:
Aire de détente.
intérieur global, à l’aspect traditionnel. Le
linoléum utilisé pour le revêtement du sol
prolonge la tradition historique de ce matériau. L’ouvrage en bois peint en rougebrun crée, avec le plancher en linoléum
dans des tons chauds rouge, brun et vert,
un confort qui n’est pas sans rappeler l’intérieur original.
151
8.5 Bibliothèque cantonale
de Liestal
Illustration 178:
Vue de la bibliothèque cantonale
au crépuscule.
Un phare pour les livres
Le sol et le mobilier jaune-vert forment un
contrepoint volontaire avec les tons brun
chaud de la structure porteuse en bois. Les
lampes fluorescentes créent un tapis lumineux qui se pose uniformément sur les niveaux. En entrant dans le bâtiment, le visiteur plonge dans la lumière. En le quittant,
il émerge de la lumière. Un effet qui est
créé par la disposition asymétrique des
plafonniers placés entre les vieilles poutres.
Les lampes fluorescentes simples ne sont
pas montées au milieu du rectangle de la
structure primaire et secondaire des
poutres, mais sur le bord. Ce qui donne
lieu à un jeu de lumière révélant les luminaires en pénétrant dans le local, les révélant, et les faisant disparaître dans l’ombre
en quittant la pièce. Par ailleurs, dans un
champ du plafond se dessine un trajet lumineux qui ancre l’orientation du local
dans l’inconscient de l’observateur. Cette
thématique lumineuse a été empruntée au
concept utilisé dans les églises par Rudolf
Schwarz. Ce concept d’éclairage est d’une
simplicité éblouissante: des réglettes
simples sont montées en une trame régulière dans le plafond, à chaque étage. La
lumière douce et diffuse des lampes fluorescentes est répartie directement dans le
local. Cette simple disposition permet
d’obtenir une répartition lumineuse extrêmement homogène avec un éclairement
lumineux vertical très élevé. L’analyse de la
tâche visuelle et le compromis révélé ont
permis de pondérer moins fortement le critère d’ergonomie: les luminaires ouverts
ne sont pas utilisés dans de nombreux cas,
car ils peuvent éblouir l’observateur. La
tâche visuelle dans la bibliothèque en libre
accès a toutefois été définie par la recherche de livres et la lecture. Dans les
deux cas, l’orientation du regard est parallèle ou plutôt inclinée vers le bas. Ainsi,
l’œil se soustrait à la véritable problématique de l’éblouissement. Le résultat est
tant une répartition qu’un éclairement lu-
Objet
Bibliothèque cantonale de Bâle-Campagne
4410 Liestal
Maître d’ouvrage
Bau- und Umweltschutzdirektion
Kanton BaselLandschaft, Hochbauamt
4410 Liestal
Architectes, direction de la
construction
Liechti Graf Zumsteg
5201 Brugg
Concepteur
d’éclairage
Amstein + Walthert
8050 Zurich
152
Etudes de cas
mineux homogène. Les mesures effectuées sur les rayons de livres ont montré
que la valeur moyenne calculée pour
l’éclairement lumineux était largement dépassée de 200 lux.
Les niches vitrées sont éclairées le soir avec
des luminaires supplémentaires intégrés
sur le côté de la fenêtre. Un chemin lumineux sur le bord inférieur de la niche accentue la structure de la fenêtre en caisson
la nuit. Dans l’obscurité, la structure de
verre se transforme en phare rayonnant.
Deux projecteurs de 150 W chacun éclairent le plafond blanc de sorte qu’aucun
rayonnement direct n’arrive au dehors.
Grâce à la structure simple de la réglette
sans diffuseur, un rendement calculé des
luminaires entre 95 et 105 % a pu être atteint. Ceci était d’autant plus important
que le maître d’ouvrage exigeait un éclairement lumineux de 300 lux, plus élevé
que les 200 lux habituels. Par ailleurs, les
plafonds en bois sombres ont rendu difficile la situation d’éclairage car ils reflétaient très peu de lumière. A cela s’ajoute
le fait que très peu de lumière du jour arrivait à entrer dans les pièces par les étroites
fenêtres en caisson. Tandis que les combles
sont suffisamment clairs pendant la journée grâce à la structure de verre, le premier et le second étage doivent toujours
être éclairés artificiellement. Malgré le patio, la lumière du jour descend peu du toit
vers les étages inférieurs, car la lumière pénètre latéralement dans le lanterneau en
verre. Le plafond de la structure de verre
ne laisse pas passer la lumière.
Les premières simulations de la situation
d’éclairage ont montré que l’intensité lumineuse requise de 300 lux ne pouvait pas
être atteinte partout avec l’équipement
prévu. L’installation de luminaires supplémentaires n’était pas possible puisque la
consommation d’énergie autorisée conformément à Minergie était déjà atteinte
avec l’équipement prévu.
Analyse
En 1998, la Direction des travaux et de la
protection de l’environnement du canton
de Bâle-Campagne a lancé un appel
d’offres dans le domaine de l’architecture.
Lors de la rénovation du bâtiment historique, la structure porteuse et la forme du
toit devaient être conservées. Le bureau
d’architectes de Peggy Liechti, Andreas
Grad et Lukas Zumsteg a opté dans l’appel
d’offres pour un concept où l’ancien et le
nouveau se fondraient dans un ensemble
inséparable. La structure de verre relève la
forme du toit déjà prononcée à l’origine.
Les architectes ont habillé le bâtiment
jusqu’au premier étage avec des tuiles
plates écailles, faisant apparaître un corps
de toit cubique agissant comme une coiffe
posée sur la base. Les fenêtres en caisson
Surface de référence énergétique (SRE)
Eclairement lumineux vertical requis
Valeur de mesure de l’éclairement lumineux
Valeur du projet
Exigence Minergie
CFC 233 livraison des luminaires et des
lampes
Illustration 179:
Couloir (bibliothèque cantonale
de Liestal).
4028 m2
300 Lux
300 Lux
15,3 kWh/m2 a
15,6 kWh/m2 a
12,8 kWh/m2 a
23,8 kWh/m2 a
340 000 Fr.
153
Illustration 180:
Répartition de
l’éclairement lumineux (bibliothèque
cantonale, Liestal).
Illustration 181:
Cafeteria dans la bibliothèque cantonale de Liestal.
Illustration 182:
Service de prêt de la
bibliothèque cantonale de Liestal.
154
Etudes de cas
composées de larges tôles de cuivre renforcent l’effet sculptural. Le socle du bâtiment est enduit de gris et s’ouvre sur la
place avec sa grande fenêtre en longueur.
A l’intérieur du bâtiment, le centre est un
large patio qui relie les étages grâce à l’escalier principal et aux ascenseurs de verre.
Au rez-de-chaussée, une cafétéria invite à
faire une pause tandis qu’au premier
étage, une terrasse offre un espace pour
l’étude des livres. La bibliothèque en accès
Illustration 183:
Coupe.
Illustration 184:
Plan du rez-dechaussée.
libre propose 80 000 livres et supports sur
quatre étages au total. Les étagères, situées autour de la structure porteuse en
bois, dans les tons vert-jaune, sont en harmonie avec le reste du mobilier. Dans les
niches vitrées, les espaces de lecture invitent le visiteur à se retirer avec des livres ou
des magazines. Les deux niveaux inférieurs
abritent l’entrepôt de livres et l’administration de la bibliothèque.
155
8.6 Hôpital municipal de
Triemli
Le phare de la ville de Zurich
Selon l’un des objectifs de la législature zurichoise d’appliquer le modèle «société à
2000 watts», l’hôpital de Triemli doit devenir une référence pour les bâtiments hospitaliers efficients sur le plan de l’énergie.
Afin que cet objectif ambitieux soit atteint,
la consommation d’énergie dans la section
«Eclairage» doit se situer nettement en
dessous des exigences Minergie. Tandis
que l’outil de calcul pour les éclairages Minergie a fait ses preuves pour les bâtiments
scolaires et de bureaux (il existe d’excellentes références), il ne s’agit pour les hôpitaux, les maisons de retraite et de soins,
que de premiers essais et estimations, avec
très peu de cas expérimentés.
Pour atteindre l’objectif de l’hôpital à 2000
watts, la nécessité d’agir est grande, selon
les concepteurs d’éclairage du Triemli.
Pour eux, l’utilisation de la lumière est centrale. Quel niveau d’éclairement est nécessaire et à quel endroit? Comment le flux
lumineux arrive-t-il jusque-là le plus efficacement possible? A ce sujet, les concepteurs d’éclairage observent le principe selon lequel la lumière fait partie de la tâche
visuelle et que son effet dans l’espace ne
doit pas être négligé.
Concept d’éclairage
Le concept «Lumière pour tâche visuelle»
est devenu une réalité depuis longtemps
dans différentes zones de l’hôpital. Ainsi,
les zones d’une salle d’opération par
exemple ne sont pas toutes éclairées avec
10 000 lux, utiles au site d’intervention
chirurgicale. L’ensemble d’une salle d’opération est naturellement un local avec un
éclairement lumineux élevé, mais les
sources lumineuses peuvent être en partie
mobiles. Comme dans cet exemple, une
source de lumière universelle en partie mo-
Illustration 185:
L’hôpital à 2000
watts Triemli à Zurich.
156
Etudes de cas
bile était dans les conversations au départ
dans le processus de conception du Triemli.
Elle devait être transportée par le personnel et fournir la lumière pour les tâches
visuelles. Malheureusement, le concept ne
réunissait pas les exigences d’hygiène et
de disponibilité.
Méthode descendante dans tous les
secteurs
Que ce soient les couloirs, les chambres
des patients ou les salles de traitement,
dans chaque type de local (catégorie
d’éclairage) il a fallu mener une série d’expériences virtuelles. L’exemple «Eclairage
des chambres dans le bloc hospitalier»
doit illustrer de manière exemplaire l’atelier de lumière dans le «Cas Triemli». Pour
les chambres des patients, trois possibilités
d’éclairage ont été sélectionnées et évaluées avec un outil de calcul: luminaires
muraux, qui répartissaient la lumière indirectement sur le plafond, plafonniers centraux et luminaires à suspension centraux.
Les calculs ont été faits avec des types de
luminaires théoriques presque jusqu’à
l’achèvement des travaux. Le luminaire
concret a dû être choisi volontairement
tout à la fin du processus de conception.
Ce qui est alors décisif est la fonction du
local, et non pas le design du luminaire.
Cette approche descendante a été appliquée dans tous les secteurs. Car malgré
l’abondance des types de locaux, des niveaux et des fonctions, la valeur cible globale des normes SIA devait au moins être
Fiche signalétique
Type de bâtiment
Construction neuve ou assainissement
Surface
Site
Maître d’ouvrage
Architecte
Concepteur d’éclairage
Exigence valeur limite SIA
Exigence valeur cible SIA
Exigence standard Minergie
Hôpital
Construction neuve
32 000 m²
Ville de Zurich
Ville de Zurich,
Office des constructions
Aeschlimann Prêtre Hasler AG
41,6 kWh/m²
22,4 kWh/m²
27,2 kWh/m²
19,6 kWh/m²
env. 9000
atteinte à la fin du processus. Afin que le
concept énergétique fonctionne, il a fallu
viser un total de valeur plus faibles que la
norme. Pour le calcul de la consommation
d’énergie des chambres, la valeur cible SIA
corrigée est de 22,4 kWh/m2 contre 27,2
kWh/m2 pour la valeur Minergie. La valeur
corrigée du projet est de 19,6 kWh/m2. Un
bon résultat qui ne doit pas pousser à l’euphorie cependant. En effet, des incertitudes perdurent comme par exemple la
disposition précise des protections solaires
ou l’atmosphère souhaitée pour l’espace
entre la planification de l’éclairage et
l’éclairage futur dans l’hôpital à 2000
watts. Les consommateurs du processus
comme les luminaires de lecture ou les luminaires d’examen également ne sont pas
encore inclus dans la valeur du projet;
pourtant ils doivent être pris en compte.
Le défi de l’hétérogénéité
Pour les types de locaux spacieux comme
les chambres et les couloirs, l’optimisation
énergétique est centrale. Des économies
minimales peuvent être décisives pour la
satisfaction des prescriptions. Les couleurs
murales qui réfléchissent mal ou d’autres
«défauts d’éclairage» peuvent difficilement être compensés. La sécurité de
conception requise ne peut être atteinte
que si l’éclairage de tous les types de locaux est optimal. Cela vaut également
pour les locaux spéciaux et les salles de
soins. Les locaux avec des exigences
d’éclairage hétérogène posent problème.
Dans la chambre des patients, la fonction
«Traitement» requiert 300 lux et la fonction «Nettoyage» 100 lux. La valeur pour
le nettoyage vaut également à hauteur du
sol et dans les coins. Mais avec des luminaires excentrés, 100 lux ne peuvent être
que difficilement généralisés. Point intéressant, le plafonnier central connu dans
les années 1960 s’est avéré dans les essais
comme la variante la plus efficiente. Le
concept apparemment peu attirant doit
être repensé et re-interprété. Ce n’est pas
seulement parce qu’une variante semble
peu attirante à première vue qu’elle doit
être victime de la censure des concepteurs
d’éclairage. Les souhaits esthétiques arri-
157
vent en quatrième place du côté du mandant, derrière la fonction, l’efficacité énergétique et le coût. A ce stade, il est indispensable de considérer qu’il ne s’agit pas
de créer des espaces fonctionnels uniquement, mais des locaux pour des personnes
(malades). S’il s’agit de l’éclairage des locaux hospitaliers, en plus de la norme
d’éclairage générale SIA 380/4, la norme
SN EN 12464-1 doit être également satisfaite. Elle indique quel doit être le niveau
de l’éclairement lumineux pour les valeurs
d’éblouissement fixées. Dans les couloirs,
en plus des 200 lux, des rapports lumineux
différents de ceux des chambres sont re-
quis. Dans des exemples isolés en dehors
de Zurich, cette norme a pu être contournée ponctuellement. Après l’assainissement, les couloirs qui étaient jusque-là
éclairés avec 70 lux sont devenus suffisamment clairs dès 100 lux. Grâce au «jeu»
savant avec la lumière et au comportement de réflexion prévu pour les murs, le
couloir apparaît nettement plus lumineux
que les 100 lux mesurés ne le laissent supposer: c’est une solution efficiente.
Bons multiplicateurs
Pour l’hôpital Triemli à 2000 watts, l’objectif pour les valeurs de projet à atteindre se
Illustration 186:
Couloir.
Illustration 187:
Chambre des patients.
158
Etudes de cas
situait 25 % en dessous des valeurs d’éclairage Minergie. Sa valeur en kWh/m2 dépend du type de locaux. Pour obtenir
l’éclairement lumineux requis, le projet se
base sur des luminaires non gradués, exploités de manière optimale. Les luminaires
gradués nécessitent plus d’énergie que les
luminaires non gradués. Ils ne sont pas gradués de manière optimale. Une constante
pour les éclairages efficaces en énergie est
d’éviter la consommation due au mode
veille. Rien que le préchauffage «dévore»
de l’énergie 24h/24h. Même si les pertes
de gradation et de préchauffage sont plutôt faibles, la multiplication rend l’effet
d’économies intéressant. Pour expliciter
l’effet multiplicateur: si un ballast sur deux
est supprimé dans les couloirs, une puissance de veille de 0,35 watt sera par conséquent supprimée pour un luminaire sur
deux. Cela semble modeste, mais pour 800
ballasts économisés, l’économie annuelle
de 2,5 MWh apparaît déjà plus lucrative.
De nouveaux ballasts en tandem peuvent
être utilisés pour deux luminaires. Avec
0,35 watt, leur consommation propre est
beaucoup plus faible que celle des modèles
précédents (2 watts). Moins de ballasts
produit moins de chaleur également.
Moins d’énergie est donc nécessaire pour
la ventilation du bâtiment. Avec les dispositifs en tandem, la consommation en
mode veille est de 100 watts pour les couloirs par étage du bloc hospitalier. Ce ne
sont pas moins de 600 watts qui seraient
au compteur d’une planification d’éclairage traditionnelle. Chaque watt économisé rapproche l’équipe de l’objectif de
l’hôpital à 2000 watts!
Spécificités de ce bâtiment
Application précise des normes et des
tâches visuelles. Infractions aux normes justifiées en faveur d’une consommation
énergétique moindre dans le respect de
l’ergonomie.
De l’éclairage diffus sur de grandes surfaces jusqu’à l’éclairage de la zone de travail et de la tâche visuelle.
Réduction du mode veille et regroupement des ballasts en cas d’exploitation de
plusieurs lampes.
Intégration optimale de la lumière du
jour et du rapport avec l’extérieur.
Utilisation de luminaires portant le label
Minergie.
Séparation de l’éclairage de processus et
de base.
Tout est remis en question: rendement
des luminaires, ballasts, choix des lampes,
concept d’utilisation des matériaux, commande et concept de commande, utilisation, confort et comportement de l’utilisateur.
Une conception standard empêche d’atteindre les objectifs.
159
8.7
Le théâtre de Zurich
Dans le foyer du théâtre de Zurich est installé un luminaire spécial en céramique
chauffée qui répand sa chaude lumière de
vapeur métallique en un rayonnement
faible et à l’éclairage diffus à la fois. Le luminaire technico-décoratif doit répondre
aux attentes énergétiques et de conception également. Au moyen d’échantillons,
le concept choisi a pu être approuvé et le
respect des prescriptions vérifié. L’éclairage original des façades a été développé
à partir de l’idée des auteurs de cet ouvrage de la mise en scène de l’architecture.
L’effet, d’accentuer les occasions spéciales
avec une couleur supplémentaire, a été
bien accueilli également et aligné sur le
code de signalisation. La décision d’exécuter l’ensemble de l’éclairage extérieur avec
des LED était bonne, toutefois pas pour les
délais imposés par le maître d’ouvrage. La
courte durée d’exécution a conduit à des
erreurs et à des produits qui ne correspondaient pas aux attentes de qualité. Pour
cette raison, les illustrations témoignent
d’un éclairage qui peut être mis en valeur
avec puissance et théâtralité mais qui a dû
être remplacé en raison de difficultés techniques d’entretien. L’éclairage de remplacement en revanche a un effet plus plat et
dépourvu d’émotion, mais il est plus sûr.
Illustration 188:
Façade complète
avec éclairage.
Illustration 189:
Illumination des façades.
160
Etudes de cas
8.8
Lakeside Lucerne
Un hôtel Minergie
Le bureau d’architectes Rüssli a remporté
l’appel d’offres pour le bâtiment Lakeside
à Lucerne. Même pendant la phase du
gros-œuvre, la fonction de ce bâtiment
n’était pas encore déterminée. Finalement,
un hôtel a été intégré dans une enveloppe
conçue pour des bâtiments administratifs:
l’hôtel Minergie! Les exigences étaient
donc très élevées à un moment où aucun
composant LED commercialisable n’était
disponible. En effet, des critiques se sont
élevées concernant l’impossibilité de créer
des ambiances lumineuses avec des prescriptions énergétiques strictes. Par ailleurs,
en raison de la pré-installation thermique
et sanitaire pour les surfaces de bureau, les
aspects énergétiques de l’éclairage étaient
prédéfinis avec précision.
Le véritable concept d’éclairage est un mélange d’éclairage limité à la pièce, de luminaires décoratifs et de spots d’accentuation avec une caractéristique de rayonnement semblable à celui du soleil. Un éclairage comme on en rencontre dans la na-
Illustration 190:
Restaurant.
ture: horizon clair avec contrastes diffus,
comme une image nébuleuse, et avec lumière dirigée du spot d’accentuation
comme remplaçant du rayonnement solaire. Les ambiances lumineuses sont définies par le concepteur d’éclairage. Cependant, un ajustement minutieux est nécessaire car les nuances sont décisives dans
l’éclairage des locaux. Ainsi, chaque local
est unique. Par exemple, un équilibre entre
la lumière diffuse et dirigée doit être recherché. En d’autres mots: A quoi ressemble une ambiance lorsque le temps est
changeant à l’extérieur? Lorsqu’il fait nuit?
Le jour, une relation se produit de l’intérieur vers l’extérieur, la nuit, c’est l’inverse.
Les mêmes tâches sont effectuées dans les
salles de formation et dans les salles de
conférence. Le principe se répète, les ingrédients de base sont toujours semblables, mais c’est le dosage qui change!
161
8.9
AZ Medienhaus
L’art dans le patio
La tâche consistait à mieux mettre en valeur la façade qui manquait de caractère.
Une autre tâche s’imposait dans les patios
où il s’agissait surtout de scénariser l’art
dans le bâtiment.
Pour l’éclairage de la façade, il est devenu
rapidement clair que les propriétés optiques des luminaires devaient impérativement être définies et surtout précisées et
qu’il fallait des surfaces permettant une
meilleure perception de la lumière par réflexion. Ceci a été directement testé sur le
bâtiment et échantillonné grandeur nature. Ce type d’échantillonnage est le plus
intéressant et produit le plus d’effets, car
on peut découvrir des phénomènes, des
situations et des possibilités qu’on n’aurait
pas pu prévoir ainsi. Un échantillonnage
renferme autrement des surprises qui sont
la plupart du temps positives, car elles apportent de nouvelles connaissances.
Les tuyaux médicaux tombants étaient
pensés comme la réminiscence de la clinique qui avait occupé le bâtiment, sous
forme d’une installation artistique. L’idée
des architectes de transporter la lumière
du jour vers le bas a toutefois rapidement
échoué. Sont restés les tuyaux en matière
synthétique transparents qui pendaient
inutilement du plafond et ne formaient
plus qu’un filtre clairsemé pour la fenêtre
d’en face. Pour mieux réaliser l’idée artistique, les extrémités des tuyaux ont été
équipées de lampes LED précises, non
éblouissantes. Ce qui donne, en regardant
vers le bas, dans le patio, un jeu comme
celui qui est reconnaissable sur les photos.
Il arrive par ailleurs que les patios ne soient
éclairés que via l’installation artistique ou
qu’ils interagissent avec la lumière de la
fenêtre d’en face. Les deux sont captivants
et engendrent également ici des effets
parfois surprenants.
Illustration 191 et
Illustration 192:
Installation artistique en tubes médicaux avec LED.
162
Etudes de cas
8.10 Bâtiment administratif
Helvetia
Fenêtres et luminaires
En 1989, le bureau d’architectes Herzog &
de Meuron (HdM), connu à l’époque uniquement au niveau local, remporte l’appel
d’offres pour l’extension du bâtiment principal des assurances Helvetia sur Girtannersberg à St- Gall. Il a fallu plus de dix ans
pour sa réalisation. Helvetia Assurances a
fusionné avec Patria et le bureau d’architectes HdM est devenu mondialement
connu. L’objectif de regrouper à St-Gall les
activités du groupe d’assurances a été réalisé.
La caractéristique extérieure et spectaculaire du bâtiment est la façade dans laquelle un effet patchwork est créé en tournant de manière changeante les différentes fenêtres autour d’une des quatre
arêtes. Elle ne faisait pas partie à l’époque
de l’appel d’offres. Les bâtiments voisins
ainsi que l’environnement végétalisé se
fondent en un caléidoscope d’images dans
la façade.
Les conditions de disposition des espaces
de bureaux ont été définies par Helvetia
Patria: l’architecture doit transposer les
objectifs de la société. La combinaison
d’espaces de bureaux et de zones de circulation a été ré-interprétée comme principe
Illustration 193:
Interrupteur de lumière et fiches intégrés dans le sol.
infaillible. Les bureaux individuels comme
les bureaux paysagers ont été refusés, l’organisation de l’espace intérieur favorisant
le travail en équipe. Les espaces de bureaux sont séparés de la zone de circulation par une seule vitre occupant la hauteur de l’étage. La valeur d’insonorisation
de cette construction est faible de par sa
nature. Mais il s’avère dans la pratique que
des conversations téléphoniques confidentielles sont tout de même possibles. Le
concept graphique se limite à quelques
couleurs: murs et plafonds blancs, feutre
aiguilleté gris sur un faux-plancher et profils de fenêtres noirs.
Solution visionnaire pour l’éclairage
Pour les architectes, il n’était pas question
de penser à une installation avec des luminaires suspendus, parce que ces derniers
définissaient un niveau horizontal supplémentaire dans la pièce. Les luminaires sur
pied auraient perturbé le rythme de
l’ameublement, selon le maître d’ouvrage.
En y ajoutant l’exigence de la puissance
installée de l’éclairage, soit 8,5 W/m2, la
situation initiale n’était pas simple. La solution surprend, même si elle n’est pas entièrement nouvelle: les luminaires sur pied
«sont debout» au plafond, respectivement
trois par lieu de travail, et sont orientés individuellement. HdM est à l’origine du de-
163
Illustration 194:
Bâtiment administratif au Girtannersberg à St-Gall.
Illustration 195:
Les luminaires croissent dans le local
depuis le plafond.
164
Etudes de cas
Illustration 196:
Le luminaire Pipe
(Artemide), conçu
par un célèbre artiste, part du plafond et éclaire un
bâtiment administratif à St-Gall.
sign du «Pipe» («Tube») et pour sa réalisation, les architectes ont lancé un concours
entre trois professionnels de luminaires. Le
créateur à succès a livré 700 luminaires à
St- Gall, au prix habituel du marché, car les
frais de développement ne peuvent être
amortis que sur une série bien plus grande.
Un tube d’acier flexible, enveloppé de silicone platine transparent, franchit un écran
lumineux sphérique et un réflecteur, dans
lequel se trouve une lampe fluorescente
compacte de 32 watts. En règle générale,
un luminaire diffuse une lumière directe
sur la surface de travail, garantissant ainsi
une luminance élevée, tandis qu'un second luminaire diffuse sa lumière au plafond. Cette lumière indirecte, fortement
éparpillée, met en scène le local. Une troisième lampe agit comme un spot éclairant
un tableau sur le mur. Les petits trous dans
le réflecteur en aluminium produisent des
points lumineux brillants. Ils rendent la
lampe visible et attrayante en tant qu’objet design. Le danger de cet éclairage ré-
glable individuellement est l’éblouissement qui peut être mal contrôlé. L’expérience montre cependant qu’il faut tenir
compte des voisins et des passants lors de
l’aménagement du lieu de travail.
Le «Pipe» est un bon luminaire ergonomique ayant une consommation minimale
et un design convaincant. Il est utile de signaler que, malgré le développement original, aucun coût supplémentaire n’a été
engendré. Les réactions des employés au
design des luminaires sont très différentes.
Ils sont en général satisfaits de l’éclairage,
mais la conception rappelle en revanche
différentes choses. La forme spéciale du
luminaire et l’image qui en résulte au plafond entraînent une multitude de dénominations.
Détecteur de présence et de lumière
Les détecteurs de mouvement et de fumée
sont un tourment pour tout architecte
constructeur. Ils collent, prétendument par
accident, au plafond et anéantissent souvent le projet. Ces objets sont toutefois
nécessaires. Ce que l’industrie propose
pour les dispositifs techniquement sensibles reste modeste. Un couvercle à la
forme trop prononcée protège le dispositif
sensible. Pourquoi n’existe-t-il aucun système où les capteurs et le couvercle sont
séparés, de sorte à fournir un choix de
couvercles pour les détecteurs? Une mission pour l’industrie!
Herzog & de Meuron ont résolu le problème à leur manière: le détecteur est encastré dans un évidement du plafond en
béton et le socle est peint en vert. Seule la
pyramide en matière synthétique au
charme original sort du crépi du plafond.
La commande lumineuse a été solutionnée
avec pragmatisme dans les bureaux: au
lieu des détecteurs de présence, on a installé une minuterie qui déconnecte la lumière 4 fois par jour sans tenir compte de
la présence de personnes. Si l’employé a
besoin de lumière, il doit de nouveau
mettre l’éclairage sous tension manuellement. Ceci est tout simplement possible
avec un grand interrupteur placé dans le
sol (Illustration 193).
165
8.11 LED à la Coop de
Pfäffikon
En octobre 2010, le supermarché Coop de
Pfäffikon (Zurich), rénové avec un éclairage
100 % LED, a rouvert ses portes. En comparaison avec la «technologie des lampes
économiques» précédente, Coop économise dans ce magasin 50 % d’électricité.
Le concept Pfäffikon
Pour économiser durablement l’électricité
avec des LED, il ne suffit pas de remplacer
les lampes existantes une par une par des
LED. Car même les lampes précédentes
installées dans le supermarché sont bien
plus efficientes que les lampes à incandescence et halogènes. En utilisant les propriétés spécifiques aux LED, il est possible
de réaliser un nouveau concept d’éclairage, une réduction supplémentaire de 30
à 50 % est déjà possible actuellement en
comparaison avec la technologie des
lampes économiques.
L’idée de base du nouvel éclairage du magasin est de monter les luminaires LED nettement plus près des marchandises exposées que cela n’est généralement le cas. Le
type de construction compacte et le faisceau lumineux sans chaleur empêchent
l’éclairage installé près des articles d’avoir
un effet perturbateur. La modélisation du
faisceau lumineux a permis d’atteindre un
éclairement précis de la zone nécessaire et
d’éviter une lumière diffuse inutile. Ce qui
permet d’obtenir l’éclairement lumineux
souhaité de 700 lux sur la marchandise
avec seulement 12 watts par mètre carré
de surface de vente. Le résultat est un
éclairage extrêmement brillant du support
avec un bon effet de contraste. Le nouveau concept d’éclairage du supermarché
Coop de Pfäffikon comporte essentiellement quatre composants:
Rail lumineux LED pour éclairage des
rayonnages
Spots LED pour îlots, vin et diverses accentuations
Illustration 197:
Eclairage des rayons
avec des rails LED linéaires.
166
Etudes de cas
Downlight sur vitrines de vente, p. ex.
viande et fromage
Luminaire indirect LED pour améliorer
l’impression d’espace
Le développement des luminaires LED
Les nouveaux luminaires LED dans le supermarché Coop de Pfäffikon n’étaient pas
disponibles en série. De nouveaux produits
ont dû être développés avec comme conditions essentielles:
Quantité de lumière suffisamment élevée
par luminaire
Qualité lumineuse maximale des LED
Rapport coût-avantage acceptable
Disponibilité du module de base LED sur
le marché mondial.
Obtenir une grande quantité de lumière
sur un petit espace est le plus grand défi
actuel des LED. Car les lampes LED produisent aussi de la chaleur, toutefois pas dans
le faisceau lumineux, mais à l’arrière de
l’élément semi-conducteur. Cette chaleur
doit être évacuée, sinon le semi-conducteur est détruit. Pour les grands luminaires
LED, l’évacuation de la chaleur est simple,
mais elle est plus compliquée pour les
spots qui produisent beaucoup de lumière
à partir d’un point. Le spot LED utilisé dans
le magasin Coop dispose par conséquent
d’un petit ventilateur pour évacuer la chaleur. La construction d’un luminaire LED
linéaire représentait un second défi, car la
lumière de nombreux Power LED efficients
est en forme de points. Les sources lumineuses en forme de points peuvent rapidement donner une lumière irrégulière et
éblouir fortement. Ce qui était requis était
un éclairage si possible ciblé et homogène
avec simultanément un faible taux
d’éblouissement.
La rentabilité des LED
Malgré les progrès considérables de ces
dernières années, l’éclairage LED tel que
nous le connaissons en 2011 n’est pas encore rentable. Les investissements pour un
éclairage LED sont en général deux fois supérieurs à ceux d’un éclairage classique.
En plus des économies d’énergie, il en résulte une réduction des frais d’entretien:
comme les lampes LED peuvent fonction-
ner jusqu’à 20 ans, les coûts de remplacement sont nuls.
Avantage supplémentaire des LED
Pour le calcul de rentabilité, il faut prendre
en compte le fait que les LED possèdent
d’autres propriétés qui fournissent des
avantages supplémentaires précieux dans
la vente et les musées.
La lumière LED ne contient ni lumière ultraviolette ni infrarouge: le processus de
vieillissement des produits frais (p. ex. fromage, poisson, viande) et des couleurs (vêtements, images) est sensiblement réduit.
Exemple: de la charcuterie coupée en
tranches sur un étalage exposé à la lumière
LED doit être plus rarement jetée que si
elle se trouve sous les anciens spots.
Les couleurs des LED sont variables à souhait. En particulier, les tons de blanc peuvent être réglés de manière à présenter la
marchandise de manière optimale. Des objets bleus ou verts sont plus résistants sous
la lumière blanc froid tandis que des objets
jaunes et rouges brillent avec la lumière
blanc chaud.
L’équipe de projet
Le projet de poser des LED à Pfäffikon a
été élaboré et réalisé par des professionnels de Coop, de Regent Lighting et
d’eteam, il a été soutenu financièrement
par l’Office fédéral de l’énergie.
167
Puissance éclairage installée en W/m2
80
66000 Fr./a
70
60
50
72 W/m2
40
25000 Fr./a
30
16000 Fr./a
20
10
11000 Fr./a
11,7 W/m2
18 W/m2
LED
Minergie
27 W/m2
0
Valeur limite SIA
Lampe
halogène
Illustration 198:
Comparaison de la
puissance installée
de l’éclairage et des
coûts de l’électricité
dans le supermarché (en Fr. par an).
Illustration 199:
Rails LED en fin de
montage.
Illustration 200:
La fraîcheur conservée plus longtemps
sous des LED.
168
Etudes de cas
8.12 Maison d’habitation
avec éclairage optimisé
Tableau 49:
Bilan de la puissance de l’éclairage
optimisé dans la
maison GasserStokar
De nombreuses maisons à profil énergétique bas se situent dans une agglomération. Les dépenses d’énergie pour s’y
rendre dépassent souvent le besoin énergétique de la maison. Selon les limites du
système d’évaluation de l’efficacité énergétique, les chiffres sont tout à fait différents. Ceci vaut également pour la maison
de vacances de la famille Gasser-Stokar à
Lugnez. Pour une utilisation type, le trajet
en voiture nécessite plus de kilowattheures
que pour le chauffage annuel d’une maison Minergie. Pour le maître d’ouvrage, la
comparaison est relative: pour se rendre à
la montagne, il prend le train de 16h37 à
la gare centrale de Zurich. La construction
en madriers sur trois niveaux forme avec le
vicariat du cloître de Disentis et la chapelle
Position
Rez-de- Table de salle à manger
chaussée Cuisine
Hotte d’aspiration
Coin lecture
Spensa
Habitat 1
Couloir
WC
Escalier
1er étage Habitat 2
Habitat 2
WC/douche
WC/douche
Chambre à coucher 1
Escalier
2e étage Couloir
WC/salle de bain
Ensemble du bâtiment
Antonius datant de 1670, l’extrémité sud
de Rumein, proche de Degen à Vella. Derrière les poutres de madrier en bois de pin
se cachent 25 cm de rognure de papier imprégnés. La combinaison d’une bonne isolation thermique, de fenêtres de grande
qualité et d’une ventilation avec récupération de chaleur ramène le besoin de chauffage à 30 kWh par m2 de surface habitable
(ce qui correspond à trois litres de mazout).
Un poêle à bois et une pompe à chaleur
couvrent ce besoin.
L’éclairage des pièces est également exemplaire: la tour d’habitation compte 24 luminaires. A deux exceptions près, ils sont
équipés de lampes à économie d’énergie
en forme de points ou de bâton et de LED.
Avec une puissance spécifique de 3,6
watts par m2, la maison Gasser-Stokar se
situe de trois quarts en dessous de la
moyenne suisse pour les ménages (12,8
Luminaire
Lampe
Luminaire suspendu
Wallwasher
Luminaire encastré
Spot
Applique
Luminaire sur pied
Downlight
Applique
Applique
Luminaire sur pied
Applique
Applique
Applique
Luminaire sur pied
Luminaire de lecture
Applique
Applique
Luminaire sur pied
Luminaire de bureau
Luminaire suspendu
Applique
Tube fluorescent 16 mm
54 W
28 W
Lampe économique
11 W
NV Halogène IRC à très basse tension
35 W
LED
11 W
HV Halogène IRC basse tension
200 W
LED
12 W
LED
6W
Lampe fluocompacte
13 W
36 W
Lampe fluocompacte
13 W
24 W
Lampe fluocompacte
13 W
58 W
LED
4W
Lampe fluocompacte
13 W
Lampe fluocompacte
13 W
Lampe fluocompacte
42 W
LED
4W
LED
4W
LED
12 W
LED
4W
Spot LED
12 W
Spot LED
12 W
24 W
658 W
Surface de référence énergétique
182 m²
Puissance spécifique
3,6 W/m²
Moyenne suisse
12,5 W/m²
Objet
Haus GasserStokar, Rumein
Architecte
Gion A. Caminada,
Vrin
Concepteur
d’éclairage
Stefan Gasser,
eteam, Zurich
Puissance
Illustration 201:
Eclairage Minergie
dans l’immeuble à
Rumein-Degen
(GR).
169
170
Etudes de cas
watts/m2). Par conséquent, il ne fait pas
sombre dans la maison Gasser. Brillance,
brillance! recommande le conseiller d’intérieur à ses clients en faisant de la publicité
pour la lumière riche en contraste avec des
accents lumineux et des ombrages forts.
Pour les occupants, il s'agit de critères
pour un espace de vente: «La stratégie utilisée dans le commerce, par exemple une
bijouterie, convient-elle à nos habitations?», la question est rhétorique. Car la
mise en scène promotionnelle de la lumière mise sur des effets qui sont à peine
compatibles avec l’atmosphère tranquille,
non agitée d’une pièce d’habitation. Au
lieu d’arêtes dures, on trouve dans cette
maison de douces jonctions et au lieu de
cris d’exclamation exaltés, des îlots de lumière adéquats. Cette forme de différenciation permet une orientation subtile et
met en valeur l’architecture du bâtiment.
Le grand Louis Kahn pense que la lumière
est une aide à la concrétisation de l’architecture. Dans la maison Gasser-Stoker,
cette phrase est une réalité fermement
établie.
Illustration 202:
Vues intérieures de
l’éclairage des
pièces.
Chapitre 9
Annexe
9.1
Auteurs
Stefan Gasser, ingénieur en électricité
dipl. EPF, jusqu’en 1996, chef du domaine
Utilisation rationnelle de l’électricité chez
Amstein + Walthert AG, depuis 1996,
conseiller en énergie indépendant et chef
de projet Recherche, Développement et
Mise en œuvre pour l’utilisation efficiente
de l’énergie dans les éclairages à l’Office
fédéral de l’énergie, Ville de Zurich, Société suisse des ingénieurs et des architectes, Minergie, entreprises d’électricité
(ewz, EKZ, FMB), aéroport Zurich, Coop,
Credit Suisse etc., président de la Commission de la norme SIA 380/4.
Daniel Tschudy, architecte dipl. EPF,
études post-grade éclairagisme à l’Université technique d’Ilmenau, 1996, MBA University of Southern Queensland (2010),
partenaire et membre de la direction de
Amstein + Walthert AG, nombreux projets
de conception d’éclairage dans les bâtiments et les installations ainsi que normalisation et efficacité énergétique, membre
du comité de la SLG et délégué auprès de
CEN.
Certaines contributions ont été rédigées
par Gabriel Baltensweiler, designer et
fabricant de luminaires haute performance
dans l’entreprise familiale du même nom,
depuis 1951 à Ebikon près de Lucerne.
172
Annexe
9.2
Informations complémentaires
Fabricants de lampes
www
Description
lighting.philips.ch Le portail Internet suisse d’un des trois principaux fabricants de
lampes.
ecat.lighting. phi- Le catalogue électronique de Philips fournit des informations relips.com
latives aux lampes et luminaires.
osarm.ch
Le portail Internet suisse d’un des trois principaux fabricants de
lampes.
catalogx.myosram. Le catalogue électronique de Osram fournit des informations recom
latives aux lampes et luminaires.
gelighting.com/de Portail allemand de General Electric (GE). Osram, Philips et GE
produisent 75 % de toutes les ampoules dans le monde.
megaman.de
Lampes économiques et LED de grande qualité comme alternative aux géants Osram et Philips; représentés en Suisse par la société Sog-Unilight AG (sog-unilight.ch).
ledon-lamp.com
Fabricant autrichien de lampes LED de qualité élevée.
ondis.ch
Fournisseur suisse de lampes LED de qualité élevée dans le domaine retrofit.
Fabricants de luminaires et de transformateurs (sélection)
www
Description
regent.ch
La plus grande entreprise suisse de lampes et d’éclairage.
zumtobel.ch
La société autrichienne est la deuxième sur le marché suisse.
baltensweiler.ch
La société suisse, active depuis 60 ans, est spécialisée dans les luminaires pour des exigences design élevées.
belux.ch
Egalement une société d’éclairage suisse avec des luminaires design pour les pièces d’habitation et les locaux commerciaux.
ribag-licht.com
Société de luminaires avec une vaste offre en luminaires de bureau.
arcotronic.ch
La société offre des adaptateurs pour lampes et ballasts.
tridonic.com
Fabricant de transformateurs et d’appareils de commande pour
lampes à décharge et LED.
Mesurage et simulation
www
Description
metas.ch
Le laboratoire suisse de mesure professionnel de lampes et de luminaires. Lien détaillé: metas.ch/metasweb/Fachbereiche/Optik_
und_Faseroptik/Lichtmesslabor.
relux.ch
Logiciel gratuit pour simulation d’installations d’éclairage avec
200 000 luminaires.
dialux.de
La concurrence européenne de la société suisse Relux offre également un logiciel gratuit pour la simulation des installations
d’éclairage.
jeti.com
Fabricant d’appareils de mesure pour les mesures spectrales des
couleurs
technoteam.de
Fabricant d’appareils de mesure pour la technique d’éclairage
professionnelle.
konicaminolta.ch
Le meilleur choix d’instruments de mesure de l’intensité lumineuse (luxmètre) et de luminance (luminancemètre).
173
Fabricants de LED (sélection)
www
Description
cree.com
Selon les milieux professionnels, meilleur fabricant de LED des
USA.
bridgelux.com
Fabricant américain de composants LED.
nichia.co.jp
Un des principaux fabricants de LED du Japon.
samsungled.com
Samsung, leader des téléviseurs LED, offre également de très
bons composants LED pour l’éclairage.
osram-os.com
La société LED d’Osram s’appelle Osram Opto Semiconductors.
philipslumileds.com La société LED de Philips s’appelle Philips Lumiled.
Associations et organisations (sélection)
www
Description
fvb.ch
L’Association des industries de l’éclairage regroupe les principaux
fabricants de luminaires techniques, de composants et de
sources lumineuses.
slg.ch
Association suisse de l’éclairage.
sia.ch
La Société suisse des ingénieurs et des architectes élabore des
normes et des standards pour les bâtiments et les installations.
minergie.ch
Label de qualité pour l’efficacité énergétique des bâtiments, soutenu par l’économie, les cantons et la Confédération.
litg.de
Deutsche Lichttechnische Gesellschaft.
cen.eu
Organisation pour la planification, l’élaboration et la ratification
des standards européens dans tous les domaines économiques à
l’exception de l’électrotechnique (CENELEC) et de la télécommunication (ETSI).
cenelec.eu
Comité européen de normalisation dans le domaine électrotechnique.
celma.org
Fédération de 19 associations nationales de fabricants de luminaires et de composants électrotechniques pour luminaires.
zvei.org
Deutscher Zentralverband der Elektrotechnik- und Elektronikindustrie.
zhagastandard.org Zhaga élabore des spécifications standardisées de composants
LED.
Plateformes d’information
www
Description
toplicht.ch
Plateforme d’information pour un éclairage efficient avec de
nombreux documents à télécharger et une liste de tous les luminaires certifiés Minergie pour les bâtiments de service et industriels. Une page Internet de l’Agence suisse pour l’efficacité énergétique S.A.F.E.
topten.ch
Les meilleures lampes économiques, lampes LED et luminaires
domestiques.
faktor.ch
Informations sur les constructions durables, édition de produits
imprimés.
darksky.ch
Dark-Sky Switzerland (DSS) est une organisation à but non lucratif engagée pour la réduction de la pollution lumineuse.
on-light.de
Plateforme Internet allemande avec portail d’adresses et informations sur le thème «Lumière dans le réseau».
lichtnet.de
Site Internet du magazine spécialisé «Licht», (presque) unique et
principal magazine dans la région germanophone.
lichtkonserve.de
Pour tous ceux qui ne veulent pas faire le deuil des lampes à incandescence, ce site propose des lampes en boîte de conserve.
174
Annexe
9.3
Index des mots clés
A
Angle de correction 39
Appareil de mesure de l’énergie et de la
puissance 114
Association 7
Assurance qualité 56
Autonomie de la lumière du jour 124
B
Ballasts électroniques 33
Base de données Relux 48
Bâtonnets 8
Bilan énergétique de l’éclairage 19
Bilan énergétique global 18
Binning, classification de LED 75
Black Body 79
C
Calcul des besoins en énergie 39
Caméra IR 103
Caméra numérique 103
Candela 14
Capteur de toit 107
Capteur infrarouge passif 103
Certificat 99
Charte de qualité pour les LED 85
Classes d’efficacité 21
Commande manuelle 55
Cônes 8
Constructions 127
Contrôles d’exécution 57
Courbe de répartition lumineuse 95
Courbe V-lambda 16
Coûts d’entretien 132
D
DALI 102
Déclaration de produit 23
Défaillance précoce 24
Degrés de réflexion 35
DELO 71
Dépression hivernale 12
Détecteurs de présence 55
Diagramme de Söllner 44
Diodes luminescentes 59
Directive européenne sur la performance
énergétique des bâtiments EPBD 28
Durée de vie 24, 76
E
Eclairage 118
Eclairage de rue 20
Eclairage des façades 159
Eclairage Minergie 48
Eclairement lumineux 32, 41, 53
Economie d’énergie 26
Effelux 58
Effet biologique 8
Effet lumineux 117
Effets non visuels 11
Effet spatial 117
Efficacité énergétique 12, 157
Efficacité lumineuse 63
EN 13032 97
Energy using Products 22
EN ISO/IEC 17025 97
Enregistreur de lumière 110
Espace chromatique 79
Etiquette énergétique 21, 133
EUP 22
Evaluation des besoins énergétiques 39
Exigences du système 29
Exigences individuelles 29
F
Facteur de conservation du flux lumineux
25
Facteur de lumière du jour 127
Facteur de maintenance 47
Facteur de planification 32
Facteur de puissance 25
Facteur de survie 24
Fichier Eulum 96
Flux lumineux 15, 63
Frais de maintenance 132
G
Gestion thermique 118
Gradation des lampes fluorescentes 66
Gradation des LED 73
H
Heures à pleine charge 29
Human sensitive lighting 123
175
I
Indice de la pièce 30
Indice de Rendu des Couleurs IRC 80, 84
Indice du local 30
Influence de la température 67
Intensité lumineuse 14
Interdiction des lampes à incandescence
22
L
Laboratoire de mesure 100
Lampe aux halogénures métalliques 67
Lampes à décharge 67
Lampes économiques 64
Lampes fluorescentes 62, 151
Lampes halogènes 61
Lampes mates 23
LED 59, 71, 161
Ligne d’occultation du ciel 126
Linteau 38
Liste de contrôle d’éclairage 51
Localisation chromatique 84
Locaux types 51
Logiciel de justificatif «ReluxEnergyCH»
49
Lumen 15
Lumière bleue 86
Lumière de vapeur métallique 159
Lumières en biais 34
Luminaires design 92
Luminaires d’intérieur 89
Luminaires professionnels 89
Luminaires spéciaux 159
Luminosité 35
Lux 16
M
Marché des consommateurs 20
Marché professionnel 19
Maximum photopique 11
Mercure 25
Métaux des terres rares 72
Minergie 119, 122
Modélisation 46
Modulation des couleurs pour les LED 74
Module Minergie 121
N
Norme de base SN EN 12464 44
Norme DIN 5031-1 45
Norme européenne pour l’évaluation des
bâtiments 46
Norme SIA 380/4 28, 36
O
Obligation de déclaration 23
Ombres portées 127
Optimisation 119
Optimisation de fonctionnement 128
Optimisation énergétique 124
Outil 49
P
Partie indicateur énergétique Éclairage 28
Perception look-up 10
Perception visuelle de l’humain 9
Percevoir 7
Photogoniomètre 68
Photogoniomètre à miroir tournant 95
Photogoniomètre en champ proche 96
Plan gris 118
Planification de l’éclairage 117
Pollution électromagnétique 88
Pollution lumineuse 134
Potentiel d’économies 133
Procédé CCR 74
Procédé PWM 74
Procédé UGR 45
Processus de la perception 8
Processus visuels 8
Profondeur du balcon 38
Protection solaire 38
Puissance du système 52, 63
Puissance installée 32
Q
Quotient de lumière du jour 126
R
Radiateur thermique 59
Rails lumineux 113
Rapport vitrage/sol 54
Rayonnement électromagnétique 6
Rayonnement global 111
Rayonnement ultraviolet 25
176
Annexe
Réflexion dans le local 38
Réglage de la lumière 124
Réglage de la luminosité constante 125
Règle des 45° 127
Régulation automatique 55
Régulation de la lumière 39
Régulation semi-automatique 55
Relux-Suite 50
Remplacer les luminaires 128
Rendu des couleurs 25
Rentabilité 115, 132
Répartition 84
Répartition de l’éclairement 153
Répartition lumineuse 121
Ressenti de la lumière 8
Retrait 23
Rythme sommeil-éveil 12
S
SIA 2024 119
Spectre visible 77
Sphère d’Ulbricht 67
Standard Minergie 48
Surface de référence énergétique 29
Surface de rémission 161
Système colorimétrique CIE 79
Système de gestion de la lumière 103
Système de gestion de l’éclairage 109
T
Tâche visuelle 151
Technique Cree-True-White 74
Technique PAL 74
Temps d’allumage 25
Temps de démarrage 25
Transmission de la lumière 54
Transmission du signal 101
Triangle des couleurs 79
Type de culot 61, 129
Type de lampe 63
U
Utilance 35
Utilisation de la lumière du jour 54
Utilisation régulière 55
Utilisation sporadique 55
Utilisation standard 40
V
Valeur cible SIA 380/4 43
Valeur limite SIA 380/4 40, 43
Valeurs cibles 29, 39
Valeurs de projet 29
Valeurs limites 29
Voir et percevoir 7
ISBN: 978-3-905711-16-5

L`éclairage intérieur - Efficacité énergétique de l`éclairage

Transcription

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